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Libro Hidrometalurgia
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NOTAS DE CLASE CLASE PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: HIDROMETALURGIA APLICADA LINEA DE METALES PRECIOSOS
Presentado por: ANA CECILIA GAVIRIA C. OSCAR JAIME RESTREPO B. M. OSWALDO BUSTAMANTE R.
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CAPITULO 1. 1.1
Libro Hidrometalurgia
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INTRODUCCIÓN
ASPECTOS GENERALES
La Metalurgia Extractiva es la rama de la ingeniería que involucra las operacion asociadas al beneficio, concentración y extracción de metales y/o compuestos, aplicando leyes de la mecánica y la termodinámica a las operaciones de reducción de tamañ separación sólido/sólido, sólido/líquido. En general, la metalurgia extractiva se def como el arte de extracción mediante métodos físico - químicos; cuando estos métodos desarrollan en medio acuoso, se define como HIDROMETALURGIA; cuando desarrollan a altas temperaturas, tenemos a la PIROMETALURGIA y, por último ELECTROMETALURGIA, corresponde a los métodos electrolíticos; aunque esta última ubica generalmente integrada con la hidro y piro – metalurgia.
1.2
BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE LA HIDROMETALURGIA
En el desarrollo de la humanidad frecuentes son las evidencias de la pirometalurgia com técnica para la obtención de metales como se referencia a través de la historia y prehisto en la Edad de los Metales, hacia los años 4000 a 3000 AC. En cambio la Hidrometalúrg solo aparece referenciada bastante después, por lo que puede ubicarse dentro de la histo de la humanidad como reciente. Un primer reporte de la Hidrometalúrgia se muestra en libro escrito por el rey de Huian (Liu-An, perteneciente a la dinastía Han de China) en libro “Huinancius”, reportado entre los años 100 AC, el cual referencia la transformaci del hierro en cobre metálico al ponerlo en contacto con el sulfato de cobre o Calcantita; embargo, la Lixiviación como tal de los minerales de cobre, aparece referenciada en e mismo país hacia el siglo VII DC. El mundo occidental solo presenta reportes asociado los desarrollos hidrometalúrgicos desde el siglo VII, cuando los alquimistas de la ed media, mostraron la transmutación de hierro en cobre al ponerlo en contacto con u solución de sulfato de cobre (vitriolo azul), hoy sabemos que la reacción es como presenta a continuación, pero desconociendo la reacción, los alquimistas llegaron a pen en la transmutación del hierro en cobre o en oro. Sign up to vote on this title Cu2+ + Feº
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Entre los hechos más relevantes de la evolución de la Hidrometalurgia podemos citar:
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CAPITULO 1. 1.1
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INTRODUCCIÓN
ASPECTOS GENERALES
La Metalurgia Extractiva es la rama de la ingeniería que involucra las operacion asociadas al beneficio, concentración y extracción de metales y/o compuestos, aplicando leyes de la mecánica y la termodinámica a las operaciones de reducción de tamañ separación sólido/sólido, sólido/líquido. En general, la metalurgia extractiva se def como el arte de extracción mediante métodos físico - químicos; cuando estos métodos desarrollan en medio acuoso, se define como HIDROMETALURGIA; cuando desarrollan a altas temperaturas, tenemos a la PIROMETALURGIA y, por último ELECTROMETALURGIA, corresponde a los métodos electrolíticos; aunque esta última ubica generalmente integrada con la hidro y piro – metalurgia.
1.2
BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE LA HIDROMETALURGIA
En el desarrollo de la humanidad frecuentes son las evidencias de la pirometalurgia com técnica para la obtención de metales como se referencia a través de la historia y prehisto en la Edad de los Metales, hacia los años 4000 a 3000 AC. En cambio la Hidrometalúrg solo aparece referenciada bastante después, por lo que puede ubicarse dentro de la histo de la humanidad como reciente. Un primer reporte de la Hidrometalúrgia se muestra en libro escrito por el rey de Huian (Liu-An, perteneciente a la dinastía Han de China) en libro “Huinancius”, reportado entre los años 100 AC, el cual referencia la transformaci del hierro en cobre metálico al ponerlo en contacto con el sulfato de cobre o Calcantita; embargo, la Lixiviación como tal de los minerales de cobre, aparece referenciada en e mismo país hacia el siglo VII DC. El mundo occidental solo presenta reportes asociado los desarrollos hidrometalúrgicos desde el siglo VII, cuando los alquimistas de la ed media, mostraron la transmutación de hierro en cobre al ponerlo en contacto con u solución de sulfato de cobre (vitriolo azul), hoy sabemos que la reacción es como presenta a continuación, pero desconociendo la reacción, los alquimistas llegaron a pen en la transmutación del hierro en cobre o en oro. Sign up to vote on this title Cu2+ + Feº
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El siglo XIX, XIX, adquiere gran importancia para la historia de la Hidrometalúrgia, pue que aparecen los procesos extractivos para la lixiviación de metales precios empleando cianuro en medio alcalino, desarrollado por los hermanos William y Rob Forrest y el señor John MacArthur y, la lixiviación de bauxitas, para la obtención hidróxido de aluminio (Al(OH)3), conocido con el nombre de su inventor el señor K J. Bayer. En el siglo XX frecuentes avances hidrometalúrgicos han sido reportados, tales como lixiviación en pilas, la extracción por solventes, la electroobtención, las aplicaciones d carbón activado, la biooxidación seguida de lixiviación etc., además de combinaciones de estos procesos, aplicados fundamentalmente a depósi abandonados por su bajo contenido de mineral de interés.
APLICACIÓN DE LA HIDROMETALURGIA
La etimología de la palabra HIDROMETALURGIA proviene de la raíz “Hidro” “Hidro” y pue entonces decirse que es el arte y la ciencia de la extracción en un ambiente acuoso, de l metales desde los minerales y/o materiales que los contienen. Varios son las etapas q involucra un procesos hidrometalúrgico, tal y como se presenta en la Figura 1.
En esta figura, la primera etapa, LIXIVIACIÓN, corresponde a la disolución selectiva los metales de interés, contenidos en los minerales hacia el medio acuoso, el cual porta reactivos modificadores adecuados y claro, el agente lixiviante encargado de realizar disolución por reacciones de oxido / reducción.
La etapa de SEPARACIÓN SÓLIDO/LÍQUIDO se encarga de recoger adecuadamen bien sea por decantación, sedimentación y/o filtración, la solución enriquecida con metales disueltos, mientras que el sólido agotado es enviado para tratamiento y desech teniendo cuidado de neutralizar la acción de reactivos que puedan afectar el entorno.
La solución cargada con los metales disueltos, pasa a la etapa de recuperación selectiva precipitación de donde pasa a otros procesos metalúrgicos (pirometalúrgicos electrometalúrgicos), en donde se recupera el metal como un producto sólido. Sign up to vote on this title
La solución estéril, es enviada luego de su regeneración, al proceso en la etapa Useful Not useful LIXIVIACIÓN o bien, si su capacidad se ha agotado, es desechada como purga del sistem y debidamente neutralizada antes de su descarga al medio ambiente.
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Mineral LIXIVIACIÓN
SÓLIDO AGOTADO
SEPARACIÓN S/L
PRECIPITADO
SOLUCIÓN CARGADA
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SOLUCIÓN AGOTADA A PURIFICACI N Free Trial Download With
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FÍSICO Figura 1. SECUENCIA DE ETAPAS Useful– QUÍMICAS Not useful DE LA HIDROMETALURGIA
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Tabla 1. ASPECTOS COMPARATIVOS ENTRE HIDRO Y PIROMETALURGIA VARIABLE
HIDRO
PIRO
Consumo de energía
V
D
Velocidad o tiempo de proceso.
D
V
Tto de minerales complejos
V
D
Tto de minerales de baja Ley o Tenor
V
D
D
D
Contaminación
OBSERVACIONES
Las plantas Hidrometalúrgicas tienen consumo de combustible, dado que reacciones se llevan a cabo a temperat ambiente o menores a 100ºC Como en Hidrometalurgia las temperat son bajas, los tiempos de reacción mayores, sin embargo, esto se compensa el bajo consumo de energía. La Pirometalurgia requiere múltiples eta para el retiro de impurezas; mientras que la Hidrometalúrgia, es relativamente f lograr la extracción selectiva del metal interés Si se cuenta con un reactivo de extrac adecuadamente selectivo, la extracción vía hidrometalúrgica es más eficiente directa. En cambio, la Pirometalu requeriría etapas de concentración adicion y costos mayores. Si bien los residuos sólidos hidrometalúrg presentan menores dificultades ambienta existen algunos problemas con el manejo residuos de tamaño fino. Los resid líquidos deben también ser neutralizados es posible deberán ser aprovechados c fuente natural de subproductos; no ex normalmente emisiones de gases en procesosSignhidrometalúrgicos. up to vote on this titleEl los proc Pirometalúrgicos se presentan Not useful problemas Useful el manejo de escorias y con la emisión gases a la atmósfera
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Debemos resaltar que estas variables consideradas, como ventajosas o desventajosas pueden hacer h acer excluyente ex cluyente cualquier cualqu ier tipo de metalurgia, más bien es normal encontrar en contrar en procesos extractivos combinaciones comb inaciones de las diferentes ramas, por po r ejemplo:
Es frecuente encontrar la tostación de un concentrado de sulfuros metálicos, p posteriormente lixiviar las calcinas, con el objeto ob jeto de la extracción metálica específica. La lixiviación de residuos pirometalúrgicos (escorias) de metales básicos, para recuperación selectiva de cobre, níquel o cinc.
BIBLIOGRAFÍA
HABASHI F., Principles of Extractive Metallury”, vol I, “General Principles”, Gord & Breach, 1980. DOMIC E. Hidrometalurgia: Fundamentos, procesos y aplicaciones. ISBN 956-29 083-0, 2001. ROSENQVIST, T., Principles of Extractive Metallurgy, McGraw-Hill, 1983.
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CAPITULO 2. 2.1
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FUNDAMENTOS DE LA HIDROMETALURGIA
El Agua
El agua es una sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes hidrógeno y un volumen de oxígeno, oxígeno, que constituye el componente más abundante en superficie terrestre. Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era un elemento, fue el químico ingles Cavend quien sintetizó agua a partir de una combustión combustión de aire e hidrógeno. Sin embargo, resultados de este experimento no fueron interpretados hasta años más tarde, cuan Lavoisier propuso que el agua no era un elemento elemento sino un compuesto formado por oxíge y por hidrógeno, siendo su formula H2O.
El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de materia: sólido en los polos, glaciares, nieve, granizo y escarcha principalmente; líqui en la lluvia, el rocío, lagos, ríos, océanos y mares y; gas en la niebla y las nubes.
2.1.1 Propiedades:
• FÍSICAS El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del ag pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagon llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima una temperatura de 4ºC,que es de 1g/cc. Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su ca específico de 1 cal/g, esto significa que una masa masa de agua puede absorber o despren grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tie gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). terrestre). Sus calores latentes de vaporización y fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados. Sign up to vote on this title
QUÍMICAS • Useful Not useful El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vi
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No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidrat reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en much reacciones químicas.
2.1.2 Estructura del Agua
En la molécula del agua, el núcleo de hidrógeno no se posiciona en línea recta, además los enlaces covalentes entre el oxigeno y el hidrógeno, existen 2 pares de electrones en capa exterior del oxigeno; esto genera que los centros de cargas positivas no coincida c los centros de cargas negativas haciendo que la molécula del agua sea polar. Co resultados de la polaridad de las moléculas, el hidrógeno se posiciona entre los mism dipolos de las moléculas de agua. La Figura 2, representa la polaridad del agua y formación de los puentes de hidrógeno. Estos últimos son débiles y como consecuen requieren bajos niveles de energía para romperse.
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• Ionización del agua y escala de pH Dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción puentes de hidrogeno que se establecen entre ellas.
Un ión hidrogeno se disocia de su átomo de oxigeno de la molécula (unidos por enla covalente), y pasa a unirse con el átomo de oxígeno de la otra molécula, con el que mantenía relaciones mediante el enlace de hidrógeno. El agua no es un líquido químicamente puro, ya que se trata de una solución iónica q siempre contiene algunos iones H3O+ y OH- . (Se utiliza el símbolo H+, en lugar de H3O
El producto [H+]·[OH-]= 10-14, se denomina producto iónico del agua o producto solubilidad y puede variar con la temperatura, tal como se presenta en la Tabla2; adem constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de u disolución acuosa, es decir, su concentración de iones [H+] o [OH-] respectivamente, com en el agua pura la concentración de hidrogeniones (H+) y de hidroxilos (OH)- es la mism significa que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10-7. Para simplificar los cálcu Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así definió el p como el logaritmo cambiado de signo de la concentración de hidrogeniones. Los ácido las bases son reactivos de uso corriente en Hidrometalúrgia, entonces un ácido es u sustancia que una vez disociada en agua, produce iones H+ y viceversa, una base es u You're Reading a Preview sustancia que una vez disociada en agua produce iones (OH)-, teniendo en cuenta esto presenta: Unlock full access with a free trial.
disolución neutra pH = 7 disolución ácida pH < 7
disolución básica pH > 7
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En la Figura 3. se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vi se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.
Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de unida por eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón o buffer mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos. sistemas tamp Sign up to vote onLos this title consisten en un par ácido-base conjugada que actúan y useful aceptor de proton Useful dador como Not respectivamente, en muchos procesos hidrometalúrgicos, es importante que el pH no desvie mucho de un valor determinado y las soluciones tampón o amortiguadoras ayuda
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Figura 3. pH de algunas soluciones
Asignatura como hidratación. Para el caso de la hidrólisis se presenta una reacci química del agua con una sustancia. Entre las sustancias que pueden sufrir esta reacción encuentran numerosas sales, que al ser disueltas en agua, sus iones constituyentes combinan con los iones hidronio, H3O+ o bien, con los iones hidroxilo, OH-, o amb Dichos iones proceden de la disociación o autoprotólisis del agua. Esto produce desplazamiento del equilibrio de disociación del agua y como consecuencia se modifica You're Reading a Preview valor del pH.
Unlock full accessdébiles with a freesetrial. Las sales de los ácidos débiles o bases hidrolizan por acción del ag dependiendo, el grado de la reacción, de la debilidad del ácido o la base. Es decir, cuan Download Free Trial más débil sea el ácido o la base, mayor es laWith hidrólisis.
• Constante Dieléctrica El agua tiene una de las constantes dieléctricas más elevadas y corresponde esta constant la habilidad que una sustancia tiene para neutralizar un campo eléctrico que se le aplica; por esto que las sustancias polares presentan constantes dieléctricas relativamente altas si comparan con la del vacío que tiene un valor de 1, al igual que la del aire. La Tabla presenta los valores de las constantes dieléctricas de algunas Sign upsustancias to vote on this title • Solubilidad en el Agua
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Para establecer la solubilidad de una sustancia en el agua, debe hacerse asociación a
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Tabla 2. Producto iónico del agua a diferentes temperaturas Temperatura
14
K H2O x 10
0
0.1139
10
0.2920
20
0.6809
25
1.008
30
1.469
37
2.57
40
2.919
50
5.474
60
9.614
You're Reading a Preview
70
15.1
Unlock full access with a free trial.
80
23.4
Download With Free 35.5 Trial 90
100
51.3
300
400
Tabla 3. Constante dieléctrica para algunos compuestos Compuesto H2 O Metanol
Constante dieléctrica ε) on this title Sign up to(vote a 298º KUseful Not useful 78.5 32.6
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Cristales iónicos: estos cristales presentan tendencia a hidratarse y la alta constan dieléctrica del agua, hace que disminuyan las fuerzas de atracción entre los ion positivos y negativos, permitiendo así la solubilidad o disolución en el agua. Moléculas No polares: El agua no puede formar enlaces de hidrógeno con las molécu no polares, por lo tanto, no es posible solubilizar estas sustancias, entre este tipo moléculas están: CCl4, tetracloruro de carbono, benceno, C6H6, etc. Cristales no iónicos: la mayoría de estos cristales presentan enlaces covalentes, lo q imposibilita la unión con el agua a través de los puentes de hidrógeno, como ejemp cristales de sílice, SiO2.
2.2 Operaciones Unitarias en Hidrometalurgia 2.2.1 Agentes Lixiviantes
La escogencia de un reactivo que actué como agente lixiviante, debe considerar var factores tales como:
Costo del reactivo Selectividad del agente lixiviante Carácter físico / químico del elemento a lixiviar. You're Reading a Preview Efecto del reactivo en el reactor de lixiviación. Capacidad para ser regenerado y reintegrado alaproceso. Unlock full access with free trial.
En este orden de apreciación se pueden clasificar los Agentes Lixiviantes en los siguien Download With Free Trial grupos:
Agua Soluciones de sales acuosas Soluciones ácidas Soluciones básicas
La mayoría de reacciones que se presentan en Hidrometalúrgia, son del tipo sólido / sóli Signdonde up to vote on this title con excepciones, como la extracción por solventes en tenemos líquido / líqui además puede darse el caso de una reacción gas / sólido, pero eneste Not caso usefulla fase gaseo Useful estará debidamente disuelta en la fase líquida. Debido a estas consideraciones es lóg entonces considerar que los procesos hidrometalúrgicos involucran reaccion
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enlace que interviene. Los enlaces atómicos primarios son aquellos que desarrollan grand fuerzas interatómicas y se pueden dividir en las 3 clases siguientes: metálicos, iónico covalentes, aunque no es raro encontrar estructuras cristalinas en las que se presen diferentes enlaces primarios. Los defectos de punto y de línea en la estructura cristalina los materiales, ocasionan desviaciones de una estructura ideal y esto a su vez, gen variaciones en las propiedades eléctricas y como consecuencia en la reactividad global d sólido, como consecuencia del movimiento de los electrones. Como ejemplo de esto presentan en la naturaleza varios ejemplos de compuestos minerales oxidados y sulfurad estables, pero no estequiométricos como por ejemplo la pirrotina, FeS, la esfalerita, ZnS la pirolusita, MnO2, entre otros.
Enlaces Iónicos: En este actúan fuerzas intermoleculares relativamente grandes, p transferencia electrónica se producen iones positivos y negativos que se mantien unidos por fuerzas de Coulomb (atracción entre iones positivos y negativos), el enla iónico es un enlace no direccional y relativamente fuerte. Enlaces Covalentes: Actúan fuerzas interatómicas relativamente grandes creadas por compartición de electrones entre átomos dando lugar a la formación de un enla direccional. Enlace Metálico: Actúan fuerzas interatómicas relativamente grandes creadas por compartición de electrones deslocalizados, es decir electrones que ya no pertenecen You'reconsiderado Reading a Preview un átomo individual sino al cristal como un todo. Enlaces Mixtos: Existen muchos sistemas minerales que parecen pertenecer a tipos Unlock full access with a free trial. enlaces intermedios, como ejemplo tenemos: Enlace metálico – iónico se presenta las especies Galena, Pbs. Esfalerita, ZnS, Calcopirita, FeCuS2; enlace metálico Download With Free Trial – iónico como es el caso d covalente evidente en la Pirita, FeS2, Enlace covalente AgCl.
2.2.3 Métodos de Lixiviación
Los diferentes métodos de lixiviación que trataremos a continuación, responden al obje fundamental de todo proyecto metalúrgicos es decir, alcanzar el máximo de benefi económico con el mínimo de costos y procesos posibles. Por lo tanto, Sign up to vote on this cada title uno de es métodos busca lograr el correcto balance entre los recursos aportados Useful Not useful y el benefi alcanzado al procesar estos recursos. En esta búsqueda, es necesario involucrar
operaciones unitarias cuyo carácter
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susceptibilidad magnética y eléctrica y aspectos asociados a la química de superfi como la concentración por flotación.
La secuencia de estas operaciones se aplica a la lixiviación de concentrados , lo cual corresponde al total de casos; puesto que en general, en la mayor parte de los casos lixiviación, se aplica sobre las sustancias naturales siendo así el primer proceso de carác químico a que es sometido el mineral. Y, con miras a mejorar el rendimiento de procesos químicos se involucran factores asociados a los parámetros tales com concentración de reactivos, formas o métodos de lixiviación, variables como temperatura presión. Sin embargo, el factor más determinante para alcanzar el objetivo de la lixiviac es el parámetro tiempo; es decir la duración del proceso extractivo.
Teniendo en cuenta lo anterior se presenta a discusión de los alumnos los principa métodos de lixiviación en orden al factor tiempo en que se desarrollan:
• Lixiviación “IN – SITU” La lixiviación “in situ”, es una técnica poco conocida en la recuperación de minerale elementos metálicos de los yacimientos minerales. Comprende métodos de disolución agua y lixiviación mediante compuestos químicos acuosos que se inyectan en los depósi minerales. Existe un gran número de minerales que pueden recuperarse por estos métodos: P You're Reading a Preview disolución aprovechando la solubilidad en agua y la forma masiva de ocurrencia geológi Unlock full access with a free trial. por lixiviación en el propio emplazamiento mediante soluciones químicas similar lixiviación superficial. Por lixiviación in situ puede recuperarse metales de yacimien Download With Free Trial minerales en los que no son aplicables métodos convencionales de la minería mecaniza debido a su baja ley, profundidad de emplazamiento, diseminación y que poseen alto gra de permeabilidad natural o creada artificialmente mediante técnicas como hidrofracturación del yacimiento. En el pasado se aplicó con éxito en depósitos minerales de uranio y en forma experimen en yacimientos oxidados de cobre y oro libre. Esta técnica presenta grandes expectativa futuro debido a las restricciones medio ambientales introducidas en los últimos años da que el sistema no perturba ni contamina la naturaleza, es de bajo costo operativo y ba inversión en desarrollo, equipo e infraestructura siendo susupdos restricciones Sign to vote on this title principales posible contaminación de acuíferos subterráneos y su bajaUseful recuperación. Not useful Otras razones para intensificar la investigación y uso de esta técnica son la tendencia de l yacimientos minerales a presentar cada vez menores tenores, diseminación de la (s) espe
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la roca sea permeable y/o exista una fragmentación previa por túneles antiguos. solución se recupera por bombeo con accesos operativos en los niveles inferiores.
Lixiviación In Situ Forzada: Cuando el yacimiento se ubica por debajo del ni freático de los acuíferos subterráneos del lugar. En este caso se hace uso permeabilidad interna de la roca y de las condiciones de presión y temperatura genera la profundidad. La solución lixiviante se inyecta a través de pozos como desarrollados por la exploración de petróleo y, se recupera el licor lixiviado por poz colectores ubicados adecuadamente según la descripción geológica del depósito.
A mediados del Siglo XX, esta técnica permitió lixiviar depósitos de NaCL (alita), K (silvina), minerales de Uranio y fosfatos principalmente.
El tiempo del proceso puede ser de años y alcanza recuperaciones menores al 30%. figura 4, tomada de http://www.ucm.es/info/metal/transpare/Ballester/Premat12.p representa la lixiviación In Situ.
• Lixiviación en Botaderos Se aplica al mineral estéril que debido a su bajo tenor, no clasifica para pasar a planta beneficio; sin embargo, es llevado a superficie después de haber sido minado; también aplica a las colas de procesos antiguos, actualmente se esta realizando a las colas lixiviación de Chuquicamata, de procesos de comienzos del Siglo XX. You're Reading a Preview El material es cargado por buldózer o camiones formando capas de 5 o 10 metros de al Unlock full access with a free trial. después de ser lixiviada se desgarra o “ripea” , empleando un buldózer, antes de colo una nueva capa de mineral. La solución se riega sobre la superficie usando aspersore Download With en Free Trial se realice la lixiviación pues goteos en movimiento, esto depende del lugar donde deben considerar parámetros tales como la disponibilidad de líquido (agua) y de la alt sobre el nivel del mar para controlar la evaporación. El terreno para realizar la lixiviaci debe ser preparado con el fin de poder colectar las soluciones lixiviadas con el mínimo pérdidas. Normalmente se prepara empleando membranas plásticas de baja o me densidad o bien emplear protección de PVC, este tipo de material es similar a los materia empleados para el manejo y control de residuos sólidos, por los Ingenieros ambientales. tiempo del proceso es largo puede tomar mas de un año y la mayor eficiencia reportada s alcanza el 40 o 60% de extracción; sin embargo, esto vevote compensado Signse up to on this title por los ba costos de operación Useful Not useful
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• Lixiviación en Pilas Básicamente es similar a la lixiviación en botaderos, pero se diferencia en que el tenor d mineral es más alto y en la mayoría de los casos, el mineral sale como colas del proceso la etapa de concentración. El terreno, las pilas y la solución se preparan forman y adicion como en el caso de lixiviación en botaderos. En este tipo de lixiviación, se debe evitar inundación del lecho, debida al sello que sobre este ejercen partículas de arcillas partículas minerales de muy pequeño diámetro. Con este fin, se debe previamente pasar mezcla por el tambor aglomerador, el cual es un cilindro metálico revestido con neopre provisto de elevadores que permitan el deslizamiento adecuado de la carga y la formac de aglomerados o mezclas de mineral agente lixiviante y agua curados, con el fin permitir en la pila la lixiviación no inundada, lo cual facilita el proceso y ha recibido nombre de lixiviación TL (Thin Layers) o lixiviación por capas delgadas. Las pilas pueden ser dinámicas, cuando el mineral, terminada la lixiviación, se envía botaderos y la base de la pila puede ser reutilizada o permanentes en las que las nuev pilas se cargan sobre las anteriores aprovechando la permeabilidad existente. El tiempo proceso puede tomar varios meses, según el tipo de mineral a tratar, el tenor del element especie de interés y el tamaño de las partículas a lixiviar. Han sido reportadas extraccion del 70 al 85% por este sistema, similares a las alcanzadas en el proceso de percolación, q se vera a continuación. La Figura 5, representa los sistemas de lixiviación en botadero You're Reading a Preview en pilas. Unlock full access with a free trial.
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• Lixiviación por Percolación. Este tipo de lixiviación es también conocido como lixiviación en batea. Básicamente trata de un tanque construido con forma de parelelipípedo, normalmente son hechos materiales como ladrillo y cemento, revocados en cemento y recubiertos con un mater resiste al ambiente ácido o alcalino dependiendo de lo que se lixivie. El fondo del recipien es falso y normalmente esta hecho de un entramado removible el cual se recubre con material filtrante para dar paso únicamente a la solución cargada. El mineral se carga en tanque y luego se inunda con la solución lixiviante. La solución por gravedad, atraviesa mineral y se colecta, puede ser recirculada tantas veces como sea necesario buscan alcanzar el máximo de extracción, pero esta solución lleva un contenido de agen lixiviante mayor que en los métodos anteriores. A diferencia de los otros métodos descri antes, la percolación es un método dinámico lo que hace que sus ciclos sean muy cortos. proceso en consecuencia suele tardar días (entre 1 o 2 semana) y se aplica generalment minerales con altos tenores, los cuales han sido previamente concentrados o procesad La percolación suele ejecutarse en varias etapas y normalmente los tanques están colocad en serie de forma que puedan compartir una de las paredes. El número de tanques se lim en la instalación en planta por el espacio disponible lo que hace que el método sea po flexible. Requiere de una inversión de media a alta y para optimizar el contacto es necesa tener granulometrías finas. La figura 6 representa un tanque percolador clásico. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Figura 6. Tanque Percolador
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Agitación Mecánica Agitación Mixta. En la agitación neumática o por aire, se emplean los denominados elevadores de aire (“a lift”), conocidos en nuestro medio como tanques Pachuca, los cuales aun son emplead por ejemplo en Zambia, para recuperar cobre y cobalto de antiguos relaves de flotación. figura 7ª, representa los tanques pachucas. La agitación mecánica, ver Figura 7, se lleva a cabo en tanques generalmente cilíndricos, agitador puede tener diferentes formas y esta geometría varía dependiendo de características granulométricas del mineral y la viscosidad de la pulpa. La agitac mecánica asistida con la inyección de aire, ha demostrado ser un método excelente en procesos extractivos de metales preciosos. El mineral que se trata por este método debe de alto tenor y su granulometría debe de ser fina (para minerales auríferos debe estar en malla 200), requiere alta inversión de capital, pero este se recupera debido a la dinámica d proceso que suele tomar entre 6 a 24 horas. Las extracción puede alcanzar el 95% concentración de agente lixiviante en las soluciones debe estar entre media a alta. Después del proceso de lixiviación, se requiere hacer la separación sólido/ líquido, la c generalmente se ejecuta mediante un lavado en contracorriente para lograr eliminar sólidos agotados y que no queden impregnados de la solución cargada, para esto se instal en planta los espesadores y, en algunas ocasiones, como en el caso de la mina El Roble separación puede hacerse mediante un filtro rotatorio. You're Reading a Previewauríferos, se realiza en reacto La lixiviación bacteriana de concentrados de sulfuros mecánicos dotados con controles de temperatura, nutrientes y velocidades.
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You're Reading a Preview pachuca Figura 7ª. Tanque Unlock full access with a free trial.
La tabla 4, tomada del libro Hidrometalurgia: Fundamentos, Procesos y Aplicacion escrito por el Dr. Esteban Domic,Download presenta una comparación de los parámetros de operaci With Free Trial aplicados a estos métodos, pero para minerales de cobre, teniendo en cuenta la experien del Dr Domic, en proyectos de lixiviación de cobre en Chile.
Tabla 4. Comparación simplificada por parámetros, de diferentes métodos de lixiviació aplicados a minerales de cobre
Parámetro Tenor o Ley
Botaderos Muy bajo
Método de Lixiviación Pilas (capas Sign up to vote on this title Percolación Agitación delgadas) Useful Not useful Bajo a medio
Medio a alto
Alto
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Tiempo de tratamiento [Lixiviado] en solución (g/l) Recuperación (%)
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1 o más años
1 o más meses
1 a 2 semanas
Diluidas 1a2
Diluida a media 2a7
Media a concentrada 10 a 20
40 a 60
70 a 85
70 a 85
6 a 24 horas Medias 5 a 15 80 a 95
Fundamentos Físico – Químicos de los Procesos Hidrometalúrgicos.
2.3.1 Termodinámica de Sistemas Acuosos Para hacer el estudio de la termodinámica de estos sistemas se estudiaran los diagram tensión – pH, conocidos en el todo el mundo como Diagramas de Pourbaix. diagramas de equilibrio termodinámico, se basan en las reacciones que pueden presenta en los procesos Hidrometalúrgicos, mostrando la extensión de las mismas y la dependen de variables tales como temperatura, presión, actividad, pH de la solución y potencial. You're Reading a Preview
Las funciones termodinámicas que cubren estas variables son las asociadas a la consta Unlock with a de freeenergía trial. de equilibrio, referenciada a través defull la access ecuación Libre de Gibbs y la relac de Nernst. Las propiedades dominantes de los sistemas acuosos son el pH y el potencial Download With Free Trial en la definición de las zonas oxidación, las demás variables son de menor importancia estabilidad ya que están relacionadas logaritmicamente y normalmente se fijan a elecci del investigador del proceso. Los diagramas de Pourbaix, aportan información valiosa de estabilidad de especies, como los diagramas de Ellingham son la base para la visualización gráfica de fenómenos a alta temperatura. Estos diagramas permiten establecer posibles reacciones tener que recurrir a cálculos termodinámicos para las reacciones que tiene lugar soluciones electrolíticas acuosas; tales como la corrosión, electrodepositación, geoquím y química analítica. Sign up to vote on this title
Not useful establecer permiten En los procesos Hidrometalúrgicos, los diagramas de Useful Pourbaix, zonas y las condiciones en que es posible lixiviar los minerales o compuestos. Es decir, condiciones de estabilidad o inestabilidad termodinámica de los minerales en contacto c
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que representa una reacción química o electrolítica, puede tener una velocidad que pue variar, desde valores tan altos que se controlan por la transferencia de masa, hasta valo tan bajo, que requerirían tiempos geológicos para poder ser observados.
La variación de la temperatura en los diagramas de Pourbaix tiene especial importan debido a que cada diagrama es establecido para una temperatura específica, lo cual impl que se deben de construir para la temperatura a la cual se lleva a cabo el proceso y cuan sea necesario trabajar a varias temperaturas deberá disponerse de varias diagramas p explicar el proceso. La presión por el contrario tiene un efecto despreciable en termodinámica de los sistemas acuosos, aunque su importancia puede asociarse a aspectos cinéticos. Como parámetro de concentración solo se considerará los iones H luego si se desea variar la concentración de otras especies, se obtendrán familias de líne normalmente, los diagramas de Pourbaix se construyen a presión de una atmósfera y 25°C.
• Relaciones Termodinámicas Los diagramas se derivan del conocimiento de la estequiometría de las reacciones y de datos de las energías libres de formación de las especies que participan de ellas. Para una reacción química en la que solo participan moléculas neutras o iones positivos negativos la expresión que permite calcular la constante de equilibrio a la temperatura q interesa es: You're Reading a Preview 0 4.575with T log K trial. (1) ∆G Unlock = full− access a free
El valor de la energía libre se puede determinar conociendo las energías libres estándar Download With Freemenos Trial la suma de reactivos, respetan formación y calculando como la suma de productos la estequiometría de cada reacción así:
∆G 0 = Συ i µ i0
(2)
Donde: ∆G 0 es la energía libre de la reacción υ i
es
el coeficient e
µ i0
energía
libre
estequiométrico
de formación
de
losSigncompuestos de la reacción up to vote on this title
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∆G 0 = − 1363.35 log K
(3)
Tomando la ecuación1, a 25°C queda entonces:
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∆G 0 nF
(4)
En donde. E0 = Potencial de equilibrio estándar de la reacción electroquímica (voltios) n = Número de electrones que participan de la reacción
F = Equivalente electroquímico. Toma valores de 96500 Coulombs o bien 23060 cal/v equivalente.
∆G 0 es la energía libre de la reacción y se calcula en (2)
Como las tensiones absolutas o los potenciales de equilibrio de electrodos no son accesib a la medición, pero puesto que, la tensión en los bordes de una cadena electroquím formada por dos o más electrodos es medible, se puede entonces referenciar, todas tensiones de electrodos con respecto a la tensión de uno de ellos elegi convencionalmente. Se ha elegido como referencia para toda temperatura de electro normal al hidrogeno (ENH). Lo que corresponde a un electro de platino, cubierto de neg de platino, continuamente en contacto con H2 puro a una presión de 1 atm e inmerso den de una solución en donde los iones H+ tienen una actividad de 1 y que no contiene ningu otra sustancia que afecte el potencial de electrodo del platino. El potencial entre e You're Reading a Preview electrodo y la solución se considera nulo a toda temperatura. Las reaccion correspondientes son: Unlock full access with a free trial. H + + e ↔ ½ H 2 Download With Free Trial
En donde aH+ = 1; y PH2 = 1 atm; por convención entonces E0 = 0 para ∆G 0 = 0
Entonces se puede saber la tensión absoluta de un electrodo referido a la tensión d electrodo de hidrogeno en las condiciones del estado estándar. Escribiendo las reacciones electroquímicas en el sentido de la reducción se tiene: Ox
+ ne− → Re d
Y la ecuación de Nernst se puede escribir: E
= E 0 +
(5) Sign up to vote on this title
RT nF
ln
Ox Useful Not useful (6) Re d
En donde E corresponde a la tensión de equilibrio de la reacción electroquímica, en volt
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• Balanceo de Ecuaciones y Tipos de Equilibrios. Para definir el balance de una reacción cualquiera se tomara el siguiente orden : Se balancean en primer lugar el elemento o los elementos que participan en reacción. El oxigeno se balancea con agua + El hidrogeno se balancea con iones H Por último si queda desbalanceada la ecuación se balancea con cargas e . Como ejemplo consideremos el equilibrio entre la cuprita y el cobre elemental : Cu2O Cu2O Cu2O Cu2O
→ 2Cu
→ 2Cu +
(elemento)
H 2O
+ 2 H + → 2Cu +
(oxigeno)
H 2O
+ 2 H + + 2e − → 2Cu +
(hidrógeno) H 2O
(cargas)
En forma general la reacción de transformación de una especie oxidada A en una espe reducida B se tiene: aA
+ mH + +
You're Reading a Preview ne − ↔ bB + cH 2O
(8)
Unlock full access with a free trial.
Donde A y B pueden ser especies solubles o neutras o especies insolubles. Teniendo cuenta los coeficientes estequimétricos, podemos plantear varios casos o equilibrios así: Download With Free Trial
Primer caso: n = m = 0 se tiene la ecuación en la que no participan ni H+ ni e-, decir son ecuaciones independientes de tensión y pH.
Segundo caso: equilibrio en donde participan cargas H+ es decir, n = 0 y m ≠ el equilibrio químico propiamente dicho y solo depende del pH. El ejemplo ilus este equilibrio y la zona de estabilidad correspondiente: CuO + 2H+ C++ + H2O ∆GoT = -10,76 kcal Sign up to vote on this title A 25°C y empleando la ecuación (3) se obtiene: log K = −
∆G 0
= 7 6 = log
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(Cu + + )
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E Cu++
CuO
pH
3.8
Figura 8. Equilibrio químico
Las zonas de estabilidad del Cu++ y del CuO pueden deducirse a partir de expresión de la constante de equilibrio, calculando la relación de concentraciones las especies, para un pH dado diferente al de la condición de equilibrio.
A un pH > 3.8 el Cu ++ se precipitara desde su solución como CuO, lo que oblig en los sistemas de lixiviación a mantener una cierta acidez libre mínima que ev este fenómeno
Tercer caso: m = 0 y n ≠ 0. Para Reading este casoaconsideremos la reacción: You're Preview Fe+3
Eotrial. = 0.77 e − access with Fea+2free Unlock1full
+
↔
V
Aplicando la ecuación (7) tenemos:
Download With Free Trial E
=
0
E
0.06 Fe +3 ln + 2 + n
Fe
Considerando actividades iguales tenemos que E = Eo = 0.77 V, que correspond una línea horizontal independiente de pH, como se presenta en la figura 8ª, así:
E
Fe+ Sign up to vote on this title
0.77 +
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Esto indica que a valores inferiores de potencial de equilibrio termodinámico especie estable es el ión ferroso (Fe+2). De existir iones ferricos tenderán a reduci y producir hierro ferroso. Este equilibrio se conoce como equilibrio electroquímico simple.
Cuarto caso, en donde m ≠ 0 y n ≠ 0, conocido como equilibrio mixto, electroquímico, en donde entran en juego electrones y protones. Como en los cas anteriores se presentara mediante el uso de una ecuación, así: FeO + 2 H +
+ 2e− ↔ Fe + H 2O
∆GoT = +1.7 kcal
∆G 0
− 1.7 = −0.037V nF 2 * 23060 0.06 1 0.06 * 2 pH E = −0.037 − log + 2 = − 0.037 − = − 0.037 − 0.06 pH 2 ( H ) 2 Ε
0
= −
=
La ecuación anterior representa una línea recta con pendiente negativa e intercep negativo sobre el eje de las y, o la tensión electroquímica en este caso. You're Reading a Preview
En conclusión, la representaciónUnlock de lafull variación de la tensión de equilibrio electroquím access with a free trial. de un elemento por los diagramas de Pourbaix, a una temperatura dada, generalmente 25°C, presenta 3 casos fundamentales, a saber: Download With Free Trial
1. Equilibrio ácido – base puro (químico puro), pH es constante para una actividad concentración dad, corresponde a la familia de rectas verticales. 2. Equilibrio redox puro, Eo es constante, representa la familia de rectas horizontales.
3. Equilibrio mixto, representado por la familia de rectas de pendiente -0.059m/n; a 25° si m y n están del mismo lado de la ecuación, la pendiente será negativa; si m y n est de lados contrarios en la ecuación, la pendiente será positiva.
En los diagramas de Pourbaix, se tiene que determinar los dominios de estabilid Sign up to vote on this title respectivo a cada especie o compuesto. Estos dominios de estabilidad teóricos ser useful Useful Notcaso limitados por los equilibrios de descomposición del medio, en nuestro el agua.
• Dominio de Estabilidad del Agua
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0.06 1 0.06 * 4 pH log − = 1.229 + 0.0148 log pO2 − 0.06 pH 4 ( pO2 ) 4 Si pO2 = 1atm → E = 1.229 − 0.06 pH
E = E 0
−
Límite inferior fijado por: 2 H + + 2e− = H 2 ∆GoT = 0 y Eo = 0 0.06 0.06 * 2 pH log pH 2 − = − 0.0295 log pH 2 − 0.06 pH 2 2 Si pH 2 = 1atm → E = −0.06 pH Si pO2 = 103 atm → E = 1.273 − 0.06 pH Si pH 2 = 103 atm → E = −0.089 − 0.06 pH
E = E 0
−
De la ecuación anterior puede verse el poco efecto de la presión sobre la termodinámica.
Reading a Preview paralelas limitan la región de p En el diagrama de potencial – pHYou're del agua, las diagonales y potencial entre los cuales el agua se mantiene como compuesto estable. Unlock full access with a free trial. Los diagramas de Pourbaix se dividen normalmente en 4 zonas que originan soluciones las cuales se puede disolver un mineral de laWith familia los sulfuros: Download FreedeTrial
• Zona oxidante ácida • Zona reductora ácida • Zona oxidante básica • Zona reductora básica Construcción de un diagrama de Pourbaix:
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Useful usefulcon la siguie es Not Para construir un diagrama de potencial (tensión) – pH necesario contar información:
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• Calcular los valores de potencial (E) y las constantes de equilibrio a 25°C pa establecer las ecuaciones de rectas que corresponden a cada reacción dentro diagrama. Es necesarios especificar las actividades de las especies disueltas, recomienda así: para los estudios de corrosión, 10-6M; para la lixiviación, 10-3M.
2.3.2 Cinética de la lixiviación En todo proceso de metalurgia extractiva, la producción y la economía del proceso es directamente ligadas a la velocidad de las reacciones químicas que interviene en Además, es importante interpretar la velocidad de reacción en términos de los mecanism o de los modelos cinéticos que explican como ha lugar la reacción. Esta información particularmente importante desde el punto de vista de la ingeniería del proceso porque permite predecir las velocidades obtenidas cuando las condiciones operacionales varían. Contrario a la pirometalurgia donde las temperaturas son elevadas y las velocidades reacción también lo son, de forma que el equilibrio se alcanza rápidamente; en los proces hidrometalúrgicos se realizan bajo condiciones termodinámicamente favorables pero, temperaturas son poco elevadas, las velocidades de reacción son bajas y las limitacion son sobre todo de orden cinético. Es por esta razón que la velocidad de reacción toma gr importancia en estos casos. Readinganteriormente, a Preview Generalmente y como ya se haYou're mencionado las reacciones son del ti heterogéneas, en el caso de la Unlock lixiviación sewith trata reacciones de un sólido con full access a freede trial. reactivos en solución, la velocidad de la reacción global será determinadas por la velocid de la etapa más lenta que es entonces aquella que controla la cinética global. Download With Free Trial Diversas etapas deben ser consideradas así: Transporte de los reactivos en solución hacia la interfase sólido / líquido. Adsorción de los reactivos en la interfase. Reacción química en la interfase Desorción de los productos solubles que proviene de la reacción Transporte de estos productos hacia la solución. Sign up to vote on this title Eventualmente, si se forma una capa porosa de productos Useful subproductos Not useful sólidos de reacción, en la interfase, se deben considerar : Difusión de reactivos a través de esta capa porosa
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caso de las soluciones acuosas, tiene un espesor de 3*10-3 cm y es llamada la capa de Nern La existencia de esta capa esta ligada a:
La adhesión del líquido a la superficie
La velocidad de desplazamiento de la capa como consecuencia de la viscosidad líquido. Ella crece de cero hasta la velocidad media del desplazamiento del líquido a u cierta distancia de la interfase.
La difusión en el caso de las soluciones esta regida por la ley de Fick, así: J = − D
∂C ∂ x
(9)
Donde:
J = Debito de la sustancia que se difunde por unidad de tiempo en una direcci perpendicular a un plano de referencia de sección unitaria (mol/s/cm2) C = Concentración del agente lixiviante (mol/cm3)
∂C = gradiente de concentración en una misma dirección. ∂ x You're Reading a Preview D = coeficiente de difusión de la sustancia (cm2/s) Unlock full access with a free trial. También puede escribirse la ley de Fick así: Download With Free Trial J =
1 dn A dt
(10)
En donde: n = número de moles de la sustancia que se difunde t = tiempo A = área de la sección a considerar
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Usefulgeneral Notdeuseful Combinando las reacciones (9) y (10), se obtiene la expresión la ley de Fick: dn
=
DA
∂C
(11)
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Cb
Capa de difusión
Sólido
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Solución Concentración
Cb Distancia x Figura 9. Difusión en una superficie plana El gradiente de concentración se escribe: dC
=
Cb − Cs
=−
J
∆ x D Si x se cuenta como positiva a partir de la superficie del sólido hacia la solución, la difusi se hace en la dirección de laYou're superficie. Normalmente, ∆x, toma un valor med Reading a Preview determinado por las condiciones de agitación. Si la velocidad de agitación aumen entonces ∆x tiende a δ. La velocidad de access la reacción, la velocidad en la interfase es m Unlock full with a freesitrial. rápida que la difusión de reactivos en la interfase, esta determinada por: dx
D
A(Cb − Cs) y en este caso
∆ D/δ
Esto significa entonces que para t=0) se obtiene ln
C 0 C
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Cs es nulo, por lo tanto la velocidad es nKAC, en donde K dC dt
= KC y al integrar entre C y Co (concentración inic
= Kt
up to vote on this title Y al llevar a un diagrama (t, logC), se obtiene una líneaSign recta con una pendiente igual a
Useful
Not useful
-2.303/K A menudo es posible eliminar la variable “agitación”, si se adpta una velocidad d
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− ∆ E
Κ = γ
e RT
En donde K = constante de velocidad específica γ = factor de frecuencia ∆E = energía de activación. Tomando logaritmo a ambos lados de la ecuación de Arrhenius se tiene: ln Κ =
− ∆ E RT
+ ln γ
∆ E 2.303 RT Si se consideran 2 valores de temperatura (T1 y T2)se puede calcular directamente el ∆E se conocen los valores de K para las dos temperaturas, así: Κ ∆ E T 2 − T 1 log 2 = ( ); Κ 1 2.303 R (T 1 − T 2 log Κ = log γ −
La ecuación de una línea recta cuya pendiente negativa es – ∆E/2.303R You're Reading a Preview
Log K
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1/T Sign up to vote on this title
En un proceso controlado por difusión en lixiviación, la Useful agitación aumenta la velocidad Not useful disolución; mientras que si es controlado químicamente, la agitación no tiene ningún efec Una lixiviación controlada por difusión es poco sensible a la temperatura, contrario a
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• Geometría de la Interfase En lixiviación como hay transferencia de masa de una fase a la otra a través de una interfa la velocidad de la reacción debe depender de la superficie de esta interfase, entre más ár mayos es la velocidad de reacción. Es por esto que las partículas finas sólidas se lixivian m rápido que las gruesas. Pero, la forma del sólido tiene también una gran influencia sobre la velocidad de la reacció Muestras laminadas, tales como placas o discos donde una sola de las tres dimensiones x,y es pequeña, presentan una mínima variación de la superficie en el proceso de lixiviació Mientras que para partículas o granos de tendencia esférica, donde x,y,z son semejant presentan una gran variación de la superficie de la interfase dado que la velocidad reacción es idéntica en todas direcciones. Para el caso de una esfera, la velocidad de lixiviación se escribe así: dn dt
= − KAC = −4π
r 2 KC
(12)
Donde: n = es el número de moles del sólido que permanecen intactas a un tiempo t. r = radio de la partícula esférica
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C = Concentración del reactivo en la solución.
Download With Free Trial 4π r 3 Pero n = y V= volumen molar; entonces derivando a n y llevando esta derivada 3V la ecuación se obtiene: dr dt
= −V Κ C
(13)
Si r o es el radio inicial de la partícula esférica a un t=0, podemos definir a α = 1 −
r 3
3
r 0
Sign (14)up to vote on this title
Derivando a (14) con respecto al tiempo se obtiene que.
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1 − (1 − α ) =
VKCt r 0
(17)
Esta ecuación al graficar (1-(1-ά)1/3 en función de t, se debe tener una línea recta pendiente VKC/r o . Si la difusión a través de la capa límite es el proceso que controla velocidad de lixiviación, entonces la ecuación (12) se convierte en: dn dt
= −4π
r 2
D σδ
* C
(18)
En donde.
σ = factor estequiométrico (número de moles de la especie que se difunde por mol de me puesto en solución) y la ecuación (17) se convierte en : 1 3
1 − (1 − α ) =
VDCt δσ r 0
Si productos sólidos porosos se forman en la superficie de la reacción, la difusión a trav You're Reading a Preview de esta capa de productos de reacción puede llegar a controlar la cinética global de lixiviación, este caso es muy frecuente en la práctica, ver Figura 10. Unlock full access with a free trial. Download With Free Trial
Producto de la reacción
Solución Sólido no atacado
SignDifusión up to vote on this title
Difusión del reactante
del metal Useful Not useful disuelto
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Integrando (19), asumiendo condiciones de equilibrio para todos los valores de r entre r o, se obtiene: dn dt
=−
4π DCrr 0 σ ( r 0 − r )
(20)
La concentración en la interfase es << C y considerando el valor de n y α descri anteriormente se tiene: d α dt
=−
VDCr 0 σ r 02
*
(1 − α )
1 3
1 − (1 − α )
1 3
(21)
Para t = 0 y α = 0, al integrar a la ecuación (21) se obtiene, para c constante la ecuación. 2 2α 2VDC t 1− − (1 − α ) 3 = 3 σ r 2 0
(22)
Esta ecuación ha sido encontrada aplicable a la lixiviación de calcopirita finamente mol en presencia de sulfato férrico a 90°C, en la que efectivamente se forma una capa de azu Reading a Preview nativo adherido a la superficie deYou're la calcopirita.
Hemos supuesto que la concentración permanece Unlock full access with constante, a free trial. esta hipótesis se verifica si concentraciones y los volúmenes de la solución son suficientemente elevados como pa considera que la solución no Download tiene un decrecimiento With Free Trial durante el proceso del agen lixiviante.
BIBLIOGRAFÍA.
1. HABASHI F., Principles of Extractive Metallury”, vol I, “General Principles”, Gord & Breach, 1980. Sign upMetallury to vote on this title 2. HABASHI F., “A Textbook of Hidrometallurgy”, Extractive Queb Canadá, 1993. Useful Not useful 3. DOMIC E. Hidrometalurgia: Fundamentos, procesos y aplicaciones. ISBN 956-29 083-0, 2001.
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CAPITULO 3.
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FUNDAMENTOS DE AMALGAMACIÓN
3.1 ASPECTOS GENERALES DEL MERCURIO Como el reactivo principal en la amalgamación, lo constituye el mercurio, empezarem por presentar, en la Tabla 5, algunas de sus características físico químicas: Tabla 5. Características físico químicas del mercurio CARACTERÍSTICA
MEDIDA
Nombre y Símbolo
Mercurio, Hg
Número atómico
80
Valencia
1,2
Estado de oxidación
+2
Electronegatividad
1,9
Radio covalente (Å) Radio iónico (Å) Radio atómico (Å)
1,49
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1,10
Unlock full access with a free trial.
1,57
Trial 145d106s2 Configuración electrónicaDownload With Free[Xe]4f
Primer potencial de ionización (eV)
10,51
Masa atómica (g/mol)
200,59
Densidad (g/ml)
13,6
Punto de ebullición (ºC)
357
Punto de fusión (ºC)
Sign up to vote on this title -38,4
Descubridor
Los antiguos
Useful
Not useful
El mercurio es un metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes. El mercu
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disociadas. Las soluciones acuosas de estas sales reaccionan como ácidos fuertes a causa la hidrólisis que ocurre. Otras sales de mercurio(III), como HgCl2 o Hg(CN)2, también disuelven en agua, pero en solución sólo están poco disociadas. Hay compuestos en que átomos de mercurio están directamente enlazados a átomos de carbono o de nitróge como en, H3C-Hg-CH3 o H3C-CO-NH-Hg-NH-CO-CH3. En complejos, como K 2(HgI menudo tiene tres o cuatro enlaces. El mercurio metálico se usa en interruptores eléctricos como material líquido de contac como fluido de trabajo en bombas de difusión en técnicas de vacío, en la fabricación rectificadores de vapor de mercurio, termómetros, barómetros, tacómetros y termostato en la manufactura de lámparas de vapor de mercurio.
Además, ha sido usado hasta hace poco, en amalgamas de plata para empastes de dien Los electrodos normales de Calomel, importantes en electroquímica; se usan co electrodos de referencia en la medición de potenciales, en titulaciones potenciométricas y la celda normal de Weston.
El Mercurio es un elemento que puede ser encontrado de forma natural en el me ambiente, en forma de metal, como sales de Mercurio o como Mercurio orgánico, encuentra comúnmente como su sulfuro HgS, con frecuencia como rojo de cinabrio y menos abundancia como metal cinabrio negro. Un mineral menos común es el cloruro mercurio(I). La Tabla 6, resume la Reading formula aquímica You're Preview de algunos de los compues inorgánicos mas usuales.
full access with a free trial. El mercurio metálico se disuelveUnlock fácilmente en ácido nítrico, y agua regia; en menor grad solamente a temperaturas elevadas en ácido sulfúrico y ácido clorhídrico, formando sales Download With Free Trial mercurio.
Varios de estos compuestos inorgánicos son químicamente inestables, y por lo ta constituyen una fase intermedia en la formación de compuestos orgánicos.
Tabla 6. Compuestos inorgánicos del Hg Compuesto Inorgánico
Formula SignQuímica up to vote on this title
Sulfuros
HgS
Óxidos
HgO
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superficie con la cual esté en contacto. En aire seco el mercurio metálico no se oxida, p después de una larga exposición al aire húmedo, el metal se cubre con una película delg de óxido. No se disuelve en ácido clorhídrico libre de aire o en ácido sulfúrico diluido, p sí en ácidos oxidantes como son: ácido nítrico, ácido sulfúrico concentrado y agua regia.
La solubilidad del mercurio en agua depende fuertemente de la temperatura; La Tabl resume esta solubilidad, mientras que, la solubilidad lípida, en aceite y grasas, oscila entre y 50 mg/l .
Tabla7. Solubilidad del Hg en agua Solubilidad [mg/l]
Temperatura [ºC]
60
20
250
50
1100
90
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Compuestos orgánicos de mercurio full access with a free trial. El mercurio metálico tambiénUnlock se disuelve en ácidos orgánicos, y los compues inorgánicos de mercurio (sobre todo los compuestos con halógenos) pueden reaccionar c Download With Free TrialEn los compuestos orgánicos sustancias orgánicas, para dar compuestos orgánicos. mercurio, por lo general forma enlaces covalentes con el carbón. Para propósitos práctic estos compuestos se clasifica en: Mercurios alcaloides (metilmercurio, etilmercurio, etc.) Mercurios ariloides (fenilmercurio, etc.) Diuréticos de mercurio. Los cationes de mercurio orgánicos reaccionan fácilmente con compuestos biológicame Sign up to vote on this title importantes, especialmente con grupos de sulfatos hídricos. Estos compuestos traspas Useful la useful membranas biológicas con facilidad, razón esta que explica altaNottoxicidad de algun compuestos orgánicos de mercurio, como el metilmercurio. Recientemente se ha destaca su incontrolable comportamiento en los ecosistemas, llamando la atención de
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3.2 RESEÑA HISTÓRICA: El uso del mercurio para la recuperación de metales preciosos se remonta al siglo 3 A pues fue mencionada por Theofrastus, y por Vitruvios 13 AC, y además, se ha ten reportes de su uso desde hace 2000 años. La amalgamación, conocida también con el nombre de “Beneficio de patio”, f desarrollada en América por el español, señor Bartolomé de Medina quien, por azares destino conoció a un metalurgista alemán que hoy se conoce como el Maestro Lorenzo, c quien realizó experimentos exitosos para separar la plata del oro amonedado y luego de piedras argentíferas. Con el deseo de practicar tal procedimiento en los minera americanos, Medina viajó a Nueva España en 1553. Contando ya con 50 años de ed vivió en la ciudad de México y a mediados de 1554, se trasladó a Pachuca, en el Estado Hidalgo, cuya riqueza en minas de plata, había sido denunciada apenas un año ant estableciéndose en un sitio que llamaría de la Purísima Concepción, a orillas del río de Avenidas, donde después de varios intentos o ensayos entre noviembre de 1554 y primeros meses de 1555, logró descubrir un sistema basado en la afinidad que tiene mercurio para amalgamarse con la plata. Así nació el método de amalgamación, tambi conocido como "de beneficio de patio", que pronto se hizo popular en todas las minas México y aún en las de Sudamérica y Europa. El Virrey Luís de Velasco le otorgó la patente de descubridor y lo facultó para cob regalías a quienes se beneficiaran con su invento, por lo que logró reunir una considera fortuna, haciendo contratos con 17 dueños de fundos mineros de Pachuca y con otros 1 de diferentes regiones del país, logrando así financiar el viaje de su familia para que reuniera con él. El método de amalgamación o de beneficio de patio que descubrió Bartolomé de Medi consistía en que una vez molido o triturado el mineral se extendía en patios enlozados p mezclarlo con sal "magistral" y azogue "mercurio"; luego se lavaba en grandes tinas p separar la amalgama de los elementos no metálicos y finalmente, por medios físicos y p calor se aislaba la plata del azogue. El mercurio que empleaban los mineros adquirió gr importancia para la economía de la corona, y fue objeto de monopolio por parte d gobierno español.
Durante el periodo colonial, el mercurio, se obteníaSigndeuplas minas detitle Almadén, en to vote on this península Ibérica y de Huencavélica en Perú. El beneficio de patio aplicó useful durante más Useful seNot 300 años y de una manera similar a la establecida por Bartolomé de Medi introduciéndole reformas a lo largo del tiempo pero que no fueron significativas.
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Mediante el empleo de molinos hidraulicos, se pulverizaba el min Molido plata extraído de la mina. Se llevaba la mena mineral molida (harina) a un gran espacio pavimentado (patio o incorporadero) donde se le añadía ag común y azogue, hasta conseguir una pasta uniforme.(torta), hec se aceleraba andando encima de ella al mismo tiempo que se r Incorporo con palas (repaso). Cuando el especialista (azoguero) consider el mercurio había incorporado la mayor cantidad de plata (el denominado del incorporo se alargaba hasta tres meses seg condiciones del mineral y el clima), se procedía al lavado de la El lavado de la torta se realizaba en grandes recipientes co giratorias para separar la lama (tierra e impurezas) de la pella Lavado azogue y plata), es decir separar los elementos no metálico amalgama. La pella (producto semiliquido) era entonces introducida en bo lona para que por el liquido fluyera la mayor cantidad de mercu Filtración que quedaba era una masa sólida (piña). La masa sólida (piña) se calentaba debajo de una campana (cap Calentamiento para que le mercurio se vaporizara va porizara y se recuperara por enfriamien .La plata pura que quedaba se fundía para convertirla en barras d Fundición tamaño Ventajas e inconvenientes del Método de Amalgamación
Ventajas del Método de Amalgamación - Ahorro de combustible - Proceso eficaz. Inconvenientes del Método de Amalgamación - Proceso complejo y caro: implicaba un conocimiento técnico preciso, así com la presencia de múltiples múltiples especialistas y la reunión de una variedad productos y un capital inicial importante para la época y las condicion crediticias existentes. Sign up to vote on this title - Proceso largo: duraba de dos semanas a dos meses, según Useful usefullas condicion Not ambientales. - Precisaba del suministro de azogue (que era un monopolio real): a través
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Figura 11. Beneficio de patio (Amalgamación)
Si bien este método permaneció vigente hasta mediados del siglo XIX, por su alto costo complejidad técnica fue usado únicamente por las grandes empresas mineras.
3.3
EFECTOS DEL MERCURIO SOBRE LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENT
El Mercurio no se encuentra de forma natural en los alimentos, pero puede aparecer en comida así como ser expandido en las cadenas alimentarías por organismos que s consumidos por los humanos, por ejemplo a través de los peces. Las concentraciones Sign uplas to vote on this title Mercurio en los peces usualmente exceden en gran medida concentraciones en el ag Useful también Not useful donde viven. Los productos de la cría de ganado pueden contener eminen cantidades de Mercurio. El Mercurio no es comúnmente encontrado en plantas, pero e puede entrar en el cuerpo humano a través de vegetales y otros cultivos; cuando c uando riegos
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Efectos negativos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimientos abortos
El daño a las funciones del cerebro puede causar la degradación de la habilidad p aprender, cambios en la personalidad, temblores, cambios en la visión, sorde incoordinación de músculos y pérdida de la memoria.
El Mercurio entra en el ambiente como resultado de la ruptura de minerales de rocas suelos a través de la exposición al viento y agua. La liberación de Mercurio desde fuen naturales ha permanecido en el mismo nivel a través de los años.
Continuamente, las concentraciones de Mercurio en el medioambiente están creciendo; e es debido a la actividad humana. La mayor parte del Mercurio liberado por las actividad humanas es enviada al aire, como consecuencia de la quema de productos fósiles, miner fundiciones y combustión de residuos sólidos.
Algunas formas de actividades humanas liberan Mercurio directamente al suelo o al ag por ejemplo la aplicación de fertilizantes en la agricultura y los vertidos de aguas residua industriales. Todo el Mercurio que es liberado al ambiente eventualmente terminará suelos o aguas superficiales.
Aguas superficiales ácidas pueden contener significantes cantidades de Mercurio. Cuan los valores de pH están entre cinco y siete, las concentraciones de Mercurio en el agua You're Reading a Preview incrementarán debido a la movilización del Mercurio en el suelo. El Mercurio que Unlock full access los with microorganismos a free trial. alcanzado las aguas superficiales o suelos, pueden convertirlo metilmercurio, una sustancia que puede ser absorbida rápidamente por la mayoría de Download With Free Trial Los peces son organismos q seres vivos y es conocido que daña al sistema nervioso. absorben gran cantidad de metilmercurio de agua superficial cada día. Como consecuenc el metilmercurio puede acumularse en peces y en las cadenas alimenticias de las q forman parte. La Figura 12, presenta esquemáticamente el ingreso del mercurio en cadena alimentaría humana, Entre los efectos del Mercurio en los animales, se tienen: daño en los riñones, trastorn estomacales, daño en los intestinos, fallas en la reproducción y alteración del ADN, etc.
En la siguiente tabla se mencionan los límites sugeridos exposición Sign uppara to vote on this title ocupacional límites para agua, suelo y alimentos. Useful Not useful
Tabla 8. VALORES LÍMITES DE MERCURIO EN LOS RECURSOS AIRE, AGUA
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0,001 mg/l
Japon
MERIAN, 1984 GTZ
0.002 mg/l
EEUU / EPA: Safe drinking water act PL93-523 40 CFR 302.4
DVGW 1985 en GTZ;
0,003 mg/l 0,005 mg/l
Suiza
Merian 1984 en: GTZ Merian 1984 en: GTZ
ex-USSR
Aguas 0,0005 superficiales mg/l 0,001 mg/l
Aire
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Comunidad Europea, Alemania DVGW 1985 en: GTZ [límite para tratamiento natural] Comunidad Europea, Alemania DVGW 1985 en: GTZ [límite para tratamiento físico y químico]
Riego
0,002 You're Alemania Reading a Preview mg/l
DVGW 1985 en: GTZ
Lugar de trabajo
0.01 ACGIH / EEUU [valor TWA mg/m3 Download para compuestos orgánicos] With Free Trial
ACGIH 1984 en: GTZ
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0,01 mg/m3 0,025 mg/m3
Alemania [valor MAK para compuestos orgánicos] ACGIH / EEUU [valor TLV]
DFG 1994 en: GT
0,03 mg/m3 0,05 mg/m3
EEUU [valor STEL para MERIAN 1984 en compuestos orgánicos] GTZ Sign up to vote on this title Japon, P.Bajos, Suecia, 1984 en Useful NotMERIAN useful Finlandia GTZ
0,1
Alemania [valor MAK para Hg DFG 1994 en: GT
ACGIH Threshold Limit Value (1994 en TEE
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GTZ 1,0 mg/kg Gran Bretaña [huertas] 1,5 mg/kg Gran Bretaña [jardines privados]
Alimentos Limites para 0,2 consumo mg/sem. humano 0,3 mg/sem.
Sauerbeck 1986 GTZ Sauerbeck 1986 en GTZ
OMS [consumo máximo semanal de Hg orgánico]
Clark, 1992 en: ED
OMS [consumo máximo semanal de Hg total]
Clark, 1992 en: ED
0,021 mg/día
EEUU / US exposure limit
Eisler 1987 en:
0.01 mg/kg
Alemania
Grossklaus 1989 GTZ
Huevos, 0,03 carne, pollo mg/kg
Alemania
Grossklaus 1989 GTZ
Leche, queso
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0,05 Alemania Unlock full access with a free trial. mg/kg
Grossklaus 1989 GTZ
Higado, riñones
0,1 mg/kg Alemania Download With Free Trial
Grossklaus 1989 GTZ
Pescados y mariscos
0,3 mg/kg Comunidad Europea
CE 1986 en: EDF
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PRODUCCIÓN DE MERCURIO
La siguiente tabla muestra las Estadísticas de producción de mercurio elemental a nivel mundial, durante la primera mitad de los años 90.
Tabla 9 Producción mundial de mercurio por país [ton] País Argelia
1992 476
1993 459
1994 414
1995 292
1996 300
China e/ Checoslovaquia 3/ 4/
580 60
520 XX
470 XX
780 r/ XX
240 XX
90 e/ 380 r/
90 580
Finlandia Kirghiztan
75 r/ 101 r/ 90 r/ 350 r/ e/ 350 r/ e/ 379 r/
Mexico
21
12
10 e/
15 e/
15
Marruecos e/ 5/
20
20
20
20
20
Rusia e/
70
60
50
50
50
Eslovaquia e/ 4/
You're Reading50 a Preview XX 50
50
20
Eslovenia e/
Unlock full 7 access with -- a free trial.--
--
--
España Tajikistan Turquia Ucrania Estados Unidos
Total
36
64 r/
393
100 5
80 --
55 --
50 --
45 --
100 64
80 W
50 W
40 W
30 W
Download With Free Trial
1.497 1.500
1.960 r/ 1.800 r/ 1.980 r/ 3.160 r/ 2.890
e/ estimado Sign up to vote on this title r/ revisado. W No divulgado para evitar el uso de datos de la compañía propietaria, excluido del Useful Not useful "total" XX No aplicable
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3.5 TÉCNICA DE AMALGAMACIÓN Como ya ha explicado, la amalgamación en la minería aurífera sirve para recuperar el o en forma de amalgama o masa plástica gris y, así separarlo de los minerales acompañant La amalgama se forma por el contacto entre mercurio y oro en una pulpa con agua. mercurio puede estar presente en forma de "perlas" dispersas en la pulpa o extendido so una superficie, planchas amalgamadoras. La literatura especializada reporta la existen de una serie de compuestos de oro y mercurio que varían desde AuHg2 hasta Au8Hg. L amalgamas pueden contener desde un 14% de Au a temperatura ambiente hasta un 70% Au a 100ºC. El oro libre (nativo) en un tamaño de grano entre 1.5 mm a 75µm es apropiado para amalgamación. El oro grueso se puede recuperar fácilmente con métodos gravimétricos. el proceso de amalgamación, el oro se disuelve mínimamente en el mercurio. La amalga contiene generalmente partículas de oro superficialmente aleadas con el mercurio y ligad entre si por el mismo.
En principio, todo el oro libre y limpio, que no presente pátinas o recubrimientos de óxid metálicos, se amalgama. Sin embargo, frecuentemente el mineral bruto puede conten ciertos minerales acompañantes y/o impurezas con efectos negativos para el proceso amalgamación. Algunos de tales problemas se describen a continuación:
Los sulfuros de arsénico, antimonio y bismuto reaccionan con el mercurio, producien You're Reading a Preview una pérdida significativa del mineral precioso y mercurio. La pirrotina y en men full access free trial. grado la pirita y calcopirita Unlock pueden tener with un aefecto negativo sobre la amalgamaci debido a que pueden oxidarse en ambientes generados por la lixiviación con las agu Download With Free Trial ácidas de mina.
La baritina, el talco y otros silicatos hidratados de magnesio y aluminio, tambi pueden interrumpir el proceso e incrementar las pérdidas de oro y mercurio.
Los lubricantes y las grasas son extremadamente problemáticos, porque se fijan mercurio y tienden a atrapar sulfuros, talco, arcillas y otros minerales; Como resultad el mercurio es cubierto por una sólida película de finas partículas. Adicionalmente, presencia de aceites lubricantes o grasas causan la flotación del oro, el cual es aleja del contacto con el mercurio. Las medidas preventivas para evitar la presencia de gra Sign up to vote on this title incluyen, añadir agentes limpiadores, algún detergente fuerte o la savia de una pla useful Useful Not como el sisal, fique, cuyas hojas son frecuentemente utilizadas para ese propósito Colombia; el objetivo de su uso es saponificar el aceite y la grasa. Otros agen frecuentemente utilizados para mejorar el rendimiento de la amalgamación son:
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Las aguas ácidas de mina, frecuentemente utilizadas como agua de procesamien también tienen efectos dañinos para la amalgamación, como se mencio anteriormente. La adición dosificada de cal neutraliza parcialmente dichos efectos
La amalgamación se utiliza tanto en la pequeña minería primaria de vetas o filones como la minería aluvial. Según la forma en que se realice, se puede diferenciar dos tipos técnicas principales:
Amalgamación en "circuito abierto"
Significa que toda la carga del mineral aurífero, entra en contacto con mercurio en un fl continuo de pulpa. No es posible recuperar todo el mercurio en forma de amalgama, u parte de éste, en forma metálica libre o amalgamado, atomizado o divido en finísim gotas, escapa con las colas, contaminando una gran cantidad de material ambiental en camino.
Amalgamación de concentrados en "circuito cerrado"
Esto significa que sólo el concentrado, generalmente producido gravimétricamente, se po en contacto con el mercurio en un ambiente parcial o totalmente cerrado, donde Reading a Preview amalgamación se realiza sin la You're emisión de porción alguna de pulpa. Para completar proceso la amalgamación deben seguirse con los siguientes pasos: Unlock full access with a free trial. -
Separación amalgama / minerales acompañantes With Free Trial Separación mercurio libreDownload / amalgama Separación oro / amalgama.
Teniendo en cuenta estas dos alternativas, se describen a continuación las diferentes form de amalgamar. En cada una de ellas se establecerán los parámetros más importan requeridos para su aplicación.
Amalgamación “In situ”.
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Useful aluvial. Not useful La amalgamación “in situ” se aplica solamente en laminería El mercurio se d caer directamente al apique de excavación, luego con el movimiento y el transporte de carga, el oro libre existente se amalgama parcialmente. Esta técnica es utiliza
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Amalgamación en canaletas
La amalgamación en canaletas es frecuentemente practicada tanto en la minería de o aluvial como en la de veta. El mercurio se coloca entre las rejillas de una canaleta o depresiones del piso de la misma. La canaleta se opera entonces de la misma manera q para una separación gravimétrica normal. El oro fino, cuando tiene una superficie limpia, amalgama en lugar de ser transportado fuera de la canaleta; sin embargo, en muchos cas el oro pasa por la canaleta sin amalgamarse para luego perderse en las colas, bien sea p que la superficie del oro o del mercurio no esté limpia.
Este proceso - al margen de producir una recuperación limitada - emite grandes cantidad de mercurio. Muchas veces, la pulpa pasa por un barril de retención antes de llegar a canaleta, donde se coloca mercurio para una amalgamación previa. Con este disposit adicional, las perdidas de mercurio son aún más altas.
Amalgamación en molinos
En la minería de veta, el oro debe ser liberado previamente por trituración y molien Muchas veces aprovechan la etapa de molienda para realizar simultáneamente el proceso amalgamación, es decir una combinación de molienda-amalgamación. Aquí, el mercurio You're a Preview vierte dentro el equipo de molienda y laReading amalgamación del oro se lleva a cabo en circu abierto. Este tipo de amalgamación se realiza en los siguientes tipos de molinos: Unlock full access with a free trial.
-
De bolas De pisones Trapiche Manual De martillos.
Download With Free Trial
En este proceso, una parte de la amalgama se queda en el recipiente del molino. Otra pa sale del molino y es parcialmente recuperado por métodos gravimétricos en trampas canalones o en planchas amalgamadoras. Sin embargo, las pérdidas de mercurio en colas, especialmente en forma de mercurio finamente molido o harina de mercurio son m Sign up to vote on this title altas.
Amalgamación en concentradores centrífugos
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la amalgamación. Debido a las altas velocidades de flujo circular que ocurren dentro de centrifugadora, se produce una alta pérdida de mercurio, por atomización del mismo.
Amalgamación en amalgamadores tipo "jackpot"
El oro también es amalgamado en dispositivos del tipo "jackpot", estas son trampas llen de mercurio, generalmente instaladas a la salida de los molinos o antes de los canalon Estos amalgamadores generan altas perdidas de mercurio, especialmente con carga gruesa
Amalgamación con planchas amalgamadoras
Las planchas amalgamadoras se utilizan en la minería de veta para la recuperación de o fino molido; por esto, estas se colocan a la salida del molino. La pulpa corre sobre planchas de cobre o metal Muntz (60% cobre, 40% zinc) ligeramente inclinadas, que tien una capa de plata aplicada electrolíticamente. Sobre la plata se aplica una capa de mercu o amalgama de plata generalmente y algunas veces de oro. El oro al hundirse en la pulpa, pone en contacto con el mercurio y se queda formando amalgama. Para mantener funcionamiento, las planchas deben ser "activadas" periódicamente, es decir que necesi una nueva carga de mercurio para que el oro pueda ser atrapado y la amalgama tenga u consistencia de masa plástica. Cuando la capa de amalgama es bastante apreciable, esta You're Reading a Preview remueve y separa con una espátula de goma. Unlock full access with a free trial.
Cuando se utiliza mercurio dentro el molino, las planchas amalgamadoras sirven p retener parcialmente la amalgama que no queda adentro. En algunos tipos de molinos Download With Free Trial pisones o trapiches, se colocan planchas amalgamadoras en las paredes de estos.
Las planchas tienen que ser limpiadas varias veces al día y ser reacondicionadas para reutilización, tales operaciones demandan bastante tiempo e implican - por el alto valor d producto - bastante riesgo de robo. Se han desarrollado algunas soluciones locales resolver el problema de preparación y limpieza de las planchas, como restregar las lámin con orina, savia de Sisal (fique o pita), detergente, etc. tarde o temprano las planch requieren un nuevo electroplateado. •
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Generalmente, la eficiencia de las planchasamalgamadoras no es muy alta Useful Not useful minerales de veta, pues después de la molienda las partículas de oro pueden hab adquirido pátinas y/o el mercurio pude haberse ensuciado con otros metales
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personal que trabaje en ellas, dotarlo con las debidas condiciones de seguridad, para el contacto directo y las emanaciones o vapores peligrosos. La Figura 13, presenta a trabajador del departamento de Nariño, en Colombia, realizando el raspado o colección amalgama de una placa.
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Figura 13. Placa algamadora Amalgamación manual
Sign up tosevote on thisgeneralmente title En la minería aluvial y de veta, la amalgamación manual realiza c Useful Not useful concentrados obtenidos gravimétricamente. Los concentrados aluviales, compues principalmente de partículas valiosas en medio de arenas negras, suelen ser fáciles rápidos de amalgamar utilizando un simple balde y un palo de madera, debido a que el o
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trabajadores por el alto tiempo de exposición y la inhalación de vapores de mercur pueden ser elevados.
Amalgamación en tambores amalgamadores
Los tambores amalgamadores se utilizan frecuentemente en la minería aluvial y de ve para amalgamar concentrados gravimétricos. Se encuentran diferentes modelos, también mezcladoras de hormigón. En algunos casos, los tambores amalgamadores utilizan simultáneamente para moler y amalgamar concentrados, con pérdidas significativ de mercurio molido en las colas de amalgamación. Los tambores amalgamadores son úti para efectuar una amalgamación controlada en circuito cerrado, sobre todo, el proc puede ser muy bien optimizado. Las variables de mayor importancia para el proceso son
Tiempo de amalgamación: No exceder los tiempos máximos determinados en práctica como óptimos para cada mineral y descartar la remolienda en el proceso amalgamación, reduciéndose la posibilidad de atomización del mercurio (harina mercurio) principal causa de contaminación en las fuentes hídricas. Carga de cuerpos para la fricción: Es acertado usar barras de acero, cuya arga esta usualmente en el 50 % de la usada para la molienda en molinos cilíndricos. Densidad de la pulpa: La cantidad de sólidos recomendada debe ser del 30 al 50% y You're a Preview factor de llenado puede fluctuar entreReading 1/2 y 2/3. Velocidad de rotación: ParaUnlock la amalgamación no se requiere de velocidades altas full access with a free trial. rotación ,debido a que esta provocarían atomización del mercurio, el 30% de velocidad critica es un valor acertado. Download Withque FreeelTrial Consumo de Mercurio: Teniendo en cuenta consumo de mercurio es función d tenor y el grado de liberación del oro, los consumos óptimos se deben ajustar a resultados prácticos de la operación para cada mineral.
Teniendo en cuenta que algunas de las variables de amalgamación se determinan media la práctica, se requiere desarrollar pruebas para cada material en particular, a fin de obten los rangos de operación mas acertados.
3.6
TRATAMIENTO DE LA AMALGAMA
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La separación de los metales preciosos se efectúa por filtración y destilación. Las etap para el tratamiento son:
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Normalmente se efectúa a presión, bien sea manual, empleando las debidas precaucione en un filtro mecánico o hidráulico.
Destilación
Si bien los problemas de molienda y amalgamación en circuitos abiertos y la manipulaci del relave con amalgama, tienen soluciones sencillas y de fácil aplicación en la Mine Artesanal y en la Pequeña Minería, el problema del retorteo de la amalgama es bastan más complicado por las implicancias ambientales negativas que trae tanto para la salud los operadores como para el medio ambiente cuando no se realiza con el equipo adecuado
El proceso de retorteo en si consiste en la separación del oro del mercurio que lo contie empleando calor en un sistema cerrado. Como el mercurio se evapora a una temperatura 360°C. la amalgama debe ser calentada a una temperatura un poco más alta para log evaporar todo mercurio presente en ella. El oro permanece en el recipiente como produc final, mientras el mercurio se volatiliza totalmente y luego es recuperado en su totalidad forma líquida dentro de un recipiente con agua. El proceso ha sido diseñado de tal man que se impiden perdidas de Oro y de Mercurio y que además se evita que este último pue contaminar al medio ambiente.
El Horno de Retorta es el equipo utilizado para esta etapa del proceso, es un recipie You're Reading a Preview parecido a un crisol, con un mecanismo para abrir y cerrar, dotado de empaques que permitan soportar alta presión y con un tubo de salida del recipiente en la parte superi Unlock full access with a free trial. por donde evacuan los gases, con un cuello que apunta hacia abajo y en su trayecto pas través de un condensador, bien sea por la colocación de un serpentín alrededor del tubo Withcon Freeagua Trial que sirve como condensador. salida o bien, porque se coloqueDownload un recipiente extremo del tubo, para la salida de los gases de mercurio debe estar dentro de un recipien con agua para asegurar que todo el mercurio evaporado haya sido condensado y recibi dentro de agua impidiendo cualquier fuga al medio ambiente, ya sea en estado líquido gaseoso. Todos los Hornos de Retorta se basan en el mismo principio y su tamaño va según la cantidad de amalgama filtrada a procesar. Dos parámetros caracterizan esta eta a saber:
Empleo del calor para producir la separación del oro de la amalgama Sign up to vote on this title
Un circuito absolutamente cerrado para evitar la fuga de gases de mercurio al med Useful Not useful ambiente. Algunas retortas más elaboradas incluyen un sistema de enfriamiento gases en contracorriente.
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Los gases del mercurio se enfrían totalmente al pasar por el enfriador y se condensan el tubo de descarga, cayendo el mercurio condensado (líquido) dentro de un recipie con agua.
El mercurio condensado es un mercurio vuelto a refinar, que ha dejado todas impurezas en el crisol de la retorta.
No existe pérdida alguna del oro durante la quema porque la amalgama se halla recipiente cerrado.
DISEÑO DE RETORTAS: Todos los Hornos de Retorta se basan en el mismo principio, el empleo del calor p lograr la separación del oro de la amalgama en un crisol confinado, con un sistema condensación y recuperación del mercurio en forma líquida dentro de un recipiente c agua. Los diseños pueden ser desde muy simples hasta muy sofisticados, con controles temperatura Un recipiente de 10 cm. cúbicos puede recibir fácilmente medio kg de Oro en amalgama. La Figura 14, representa el esquema clásico de la retorta.
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Recipiente con Agua
Retorta
Conducción de gases
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Figura 14. Sistema del horno de retorta
Lingoteo de los valiosos
La fusión para obtener el oro en forma de lingote y libre de impurezas, es la última etapa la amalgama, se realiza en otro tipo de horno y empleando crisoles de grafito o de carb de silicio, los cuales deben precalentarse para luego cargarse con la esponja producida en retorteo mas algunos reactivos de fundición como lo son el this carbonato o soda y Signel upbórax, to vote on title sílice. Por ejemplo en una planta de fundición para 560 esponja, se adicionan 5 Useful de Not useful onzas de carbonato, 2 lb de bórax y 1 lb de sílice, en un horno de fuel oil y este proceso toma tiempo de 40 minutos, después de haber precalentado el crisol en el horno. El mold
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Figura 15 . Lingote de oro REACTIVACIÓN DEL MERCURIO
You're a Preview La pureza de este metal se reconoce, porReading su fluidez y brillo; por la esfericidad que presen las gotas de volumen mediano, porque no hace cola al rodar por un vidrio. Si faltan es Unlock full access with a free trial. condiciones, se debe refinar el metal o purificarlo, lo cual puede obtenerse p procedimientos mecánicos y químicos. El mercurio engrasado se acondiciona tratánd Download With Free Trial con un álcali, (soda cáustica, potasa cáustica, amoniaco, carbonato o bicarbonato de sod etc.) disuelto en agua.
Estos compuestos saponifican y hacen solubles las grasas animales y vegetales. No son t efectivos cuando se trata de aceites o grasas minerales, porque éstas no son saponificabl La cal sola no sirve, porque forma con las grasas jabones insolubles que permanec adheridos a la superficie de las partículas de mercurio o de metal noble. Los mineros u con mucha razón, a falta de un reactivo más adecuado, la ceniza de madera y el jugo algunas plantas para desengrasar o cortar la grasa delSign mercurio up to voteyondel thisoro. title La ceniza madera contiene carbonato de potasio, buen saponificador, y los jugos algunas hierba Notde useful Useful arbustos una sustancia llamada saponina capaz de emulsionar y eliminar o hacer c soluble las grasas. El pericarpio o corteza de la chumbimba contiene buena cantidad
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dejando libre el hidrógeno, que se desprende en forma de burbujas. El sodio en e reacción se combina con una porción de la molécula o partícula de agua y forma so cáustica, eliminando el resto de la molécula (hidrógeno gaseoso). De modo que el mercu con un poco de sodio en disolución descompone el agua. Se forma, por una parte, so cáustica que saponifica las grasas y por otra, hidrógeno que ataca y descompone los óxid metálicos que en forma de películas aisladoras “matan” el mercurio. Cuando se emplea amalgama de sodio para amalgamar oro debe procederse con rapidez antes de que mercurio pierda todo su sodio en contacto con el agua. La amalgama de sodio de conservarse en frascos bien tapados de modo que no llegue a ella el aire húmedo, q produciría por el agua que contiene, el mismo efecto del agua líquida.
Equipo para Activar el Mercurio.
Al usar el mercurio en el proceso de amalgamación, este se contamina con impurezas, y pierde su capacidad de atrapar el oro. Frente a esta situación, se recomienda el uso activador de mercurio, que es un equipo muy efectivo y fácil de operar. El activador de H se muestra en la Figura siguiente. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Figura 16. Equipo para activar mercurio
Es importante seguir las siguientes instrucciones You're Reading a cuando Previewse usa el activador: Se coloca mercurio sucio o con impurezas, en el recipiente de manera que cubra totalmente Unlock access withde a free trial. escobilla inferior, determinada por unfullelectrodo grafito. Luego, sobre el mercurio, coloca una solución entre 5 a 10% de NaCl. A continuación se aplica una corrie eléctrica de 12 voltios, de una batería de carro de Free manera que: Download With Trial El polo positivo (ánodo) esté conectado a la escobilla superior, la cual está en contacto c la solución salina. El polo negativo (cátodo) permanece en contacto con el mercurio. De esta manera, se forma una amalgama de sodio sobre la superficie, limpiando superficie grasosa del mercurio. El tiempo de duración del proceso es 5 a 15 minutos. El mercurio puede ser reutilizado directamente en el proceso de beneficio, o mezclado c el que viene en las balas (mercurio nuevo). Las reacciones que se suceden se resumen así: Reacción Catódica:
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4.
HIDROMETALURGIA DE LOS METALES PRECIOSOS
4.1
INTRODUCCIÓN.
El proceso de lixiviación empleando cianuro en medio alcalino como agente lixiviante, ha constitutito como la práctica universal para la extracción de los metales preciosos, des que J.S. MacArthur y los hermanos R. y W. Forrest, patentaron la técnica en el año 1889. El proceso consiste en la disolución selectiva de los metales preciosos en solucio de cianuro alcalino, para posteriormente precipitarlos a su estado puro, mediante técnicas físico químicas como la cementación, electrólisis, etc.
Por esto se puede decir que el desarrollo de la hidrometalurgia moderna, se atribuye aplicación de la cianuración para el tratamiento de minerales auroargentíferos. La princip desventaja de la cianuración, la constituye la elevada toxicidad de las soluciones cuan generan desprendimiento de ácido cianhídrico como consecuencia de la hidrólisis cianuro.
El tratamiento en menas auríferas con bajas concentraciones de cianuro, es ampliame aplicado puesto que ofrece bajos costos y disoluciones más selectivas. La concentraci mínima de cianuro debe vigilarse permanentemente mediante el control del mismo. You're Reading Preview proceso de cianuración reemplazó el método de aclorinación; la producción mundial de se duplicó en la segunda década del siglo XX, cuando se inicio la práctica industrial. Unlock full access with a free trial.
4.2
Download With Free Trial REACCIONES PROPUESTAS PARA LA DISOLUCIÓN DE LO METALES PRECIOSOS.
Con anterioridad a la práctica industrial de la cianuración, diferentes investigadores h tratado de explicar el mecanismo de disolución de los metales preciosos. La Tabla siguien presenta las ecuaciones más reconocidas, sus autores y el año en que fueron propues estas ecuaciones se presentan para el oro, pero similarmente el estudiante puede asumir para la plata: Sign up to vote on this title
Con la determinación de la energía libre, Barky y Colaboradores en el año 1934, pudier Useful Not useful establecer las constantes de equilibrio para las diferentes reacciones propues obteniéndose proceso viable termodinámicamente, para las ecuaciones de Elsner, con 66
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Tabla 10. Reacciones propuestas para la disolución del oro AÑO
AUTOR (ES)
REACCIÓN PROPUESTA
1846
Elsner
4Au + 8 NaCN + O2 + 2H2O == 4NaAu(CN)2 + 4 NaOH
1888
Janin
2Au + 4 NaCN + 2H2O == 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH + H
1896
Bodlander
2Au + 4 NaCN + 2H2O + O2 == 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH H2 O2 2Au + 4 NaCN + H2O2 == 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH
1896
Christy
½O2+ 2NaCN + H2O == (CN)2 + 2NaOH 2Au + 2 NaCN + (CN)2 == 2NaAu(CN)2
1934
Boonstra
O2+ 2H2O + 2e- == H2O2 + 2(OH)- Reacción catódica H2O2 + 2e- == 2(OH)o de reducción Au == Au+ + eReacción Au + CN == AuCN anódica o de You're Reading - a Preview AuCN + CN == Au(CN)2 oxidación
1934
Barky y Col.
1967
Habashi
Unlock full access with a free trial. ∆Gº298ºK = -66382
cal para Au(CN)-2
2Au + 4 NaCN + Free O2 +Trial 2H2O == 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH Download With H2 O2
4.3
MODELOS CINÉTICOS
Desde finales del siglo XIX, cuando la lixiviación empleando cianuro se introdujo como proceso industrial para la extracción de oro, la química de la disolución se ha investiga considerablemente. Estudios recientes establecieron la estequiometría y la termodinám de esta reacción, e investigaron los efectos de la Sign concentración cianuro, oxíge up to vote on de this title temperatura, tamaño de partícula y el método decianuración, en useful la variación de Useful Not velocidad de reacción.
Sin embargo, muchos de estos estudios son contradictorios en sus conclusiones acerca d
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Así mismo, a bajas concentraciones de cianuro, como se explicó anteriormente, la presi del oxigeno no tiene efecto sobre la velocidad de disolución del oro, mientras que ha al concentraciones de cianuro, donde la reacción no es controlada por el cianuro, la velocid de reacción es controlada por la presión de oxigeno.
Habashi formulo en 1967 un modelo que describe la velocidad de disolución de acuerdo la siguiente reacción: −
d [ Au ] dt
=
2 A * DCN − * DO 2 * CN −1 * [O2 ]
∂ { DCN − * [CN − ] + 4 DO 2 [O 2 ]}
g * equivalent e 1 s −
Donde A es el área superficial de la partícula de oro en cm2, [CN-] y [O2] son concentraciones de cianuro y oxigeno disuelto en moles/min. DCN- y DO2 son coeficientes del difusión del Ion cianuro y del oxigeno disuelto; δ es el espesor de la ca limite el cual depende de la intensidad y método de agitación, normalmente varia entre 2 9*10-3 cm.
Un paso significativo en la comprensión de la disolución de oro lo hicieron Kudryk Kellogg, quiénes demostraron que esta reacción es un proceso de corrosión electroquími Ellos determinaron las curvas de polarización del cátodo y de ánodo, y usaron estas curv para encontrar los efectos de la concentración de oxígeno y cianuro en la velocidad You're Reading a Preview reacción.
full access with a freese trial. Varios estudios de la disoluciónUnlock del anódica de oro ha publicado desde el trabajo Kudryk y Kellogg. Estos estudios han sido revisados por Nicol. En contraste a resultados de Kudryk y Kellogg Download cuya curvaWith de polarización Free Trial del ánodo se describe por u mezcla de control reacción-difusión, estudios subsecuentes han identificado la formaci de diferentes películas que pasivan la superficie del electrodo de oro. Estas pelícu pasivantes son asociadas con picos del ánodo que ocurren en los potenciales de - 0.4 V, V y 0.6 V. Los picos a los 0.3 y 0.6 V son asociados con la formación de películas óxido, y Cathro y Koch han sostenido que la pasivación en la región del pico a los -0.4 V asocia con la formación de una monocapa de AuCN adsorbido en la superficie.
En contraste con el número grande de investigaciones de la química de la disolución de oro oro, no existen muchos estudios de los modelos de lixiviación de on losthisminerales Sign up to vote title incluso se han desarrollado pocas expresiones de la velocidad de lixiviación de men Useful Not useful auríferas, específicas.
Brittan argumenta, como modelo, que los tratamientos cinéticos de la lixiviación se limi
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d
[A
u
d t
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∗ = [ A u ] − [ A u ] e
b
1
[ A
u
]− [ A
u
∗ ] −
b
2
Donde [Au] representa la concentración de oro no disuelto o que permanece en el mine [Au]* representa la concentración de oro refractario el cual no ha sido liberado y además insoluble a las soluciones de cianuro; b1 y b2 son constantes. Brittan, reporta buen resultados con esta expresión para algunas menas típicas de oro.
Nicol et Al., desarrollaron una expresión para la lixiviación de oro como la parte de programa para modelar los circuitos de adsorción multietapas en procesos carbón-en-pu y carbón-en-lixiviación. Propusieron una ecuación empírica, derivada de la experiencia c menas de Sur África, que tiene la siguiente forma:
[A
2
]
* − = k p [ A u ] − [ A u ] d t La expresión representa buenos resultados para la lixiviación de menas de alto tenor y co de bajo contenido de valiosos. Se destaco que la constante k p, puede tener un valor med You're Reading a Preview de 0.7 h-1 para una mena no probada.
d
u
McLaughlin y Agar aceptaron elUnlock modelo de Nicol et Al, full access with a free trial. pero sugieren que el orden reacción debe ser 1. Este modelo sigue la siguiente expresión: Download With Free Trial
−
d [ Au ] dt
* = k p [ Au ] − [ Au]
Todas estas expresiones corresponden a una cinética homogénea. Pero la lixiviación es u reacción heterogénea en la cual, se incluyen la disminución del área superficial com proceso. Sign up vote on this title el curso de Es esencial tener un control las concentraciones de cianuro y tooxígeno durante prueba para obtener datos experimentales confiables. Useful Not useful
4.3.1 MODELO MATEMATICO DE LA LIXIVIACIÓN DEL ORO
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Donde NAu representa el numero de moles de las partículas de oro como sólido, en reactor, r Au representa el consumo de oro por la reacción de lixiviación en unidades moles/m2s y A representa el área superficial disponible, en m2.
Para desarrollar este modelo es necesario conocer los valores de r Au de A. Estas expresion se obtienen de los mecanismos electroquímicos de la lixiviación del oro y del modelo d núcleo recesivo con superficie de pasivación.
El mecanismo electroquímico de la lixiviación del oro esta representado por d semireacciones, anódica y catódica, tal como se presentó en la figura 17.
Área anódica Au = Au+ + eAu+ + 2CN- = Au CN
CN-
Au(CN)2-
Electrones
Fase Acuosa
Área catódica
O2H2O
You're Reading a Preview
H2O2.OH-
δ = H2O2 + 2OH-Unlock full access with a free trial.
O2 + 2H2O + 2e(O2 + H2O + 4e- == 4OH-)
Download With Free Trial Capa límite (N’ernst)
Figura 17. Esquema de la disolución de oro en cianuro
Asumiendo que la reacción es de orden uno, la densidad de corriente anódica estaría da por Sign up to vote on this title ia
Donde
) = k a [CN − ]e (α a E H F / RT Useful Not useful
es el coeficiente de transferencia de carga y tiene un valor de 0.5; E
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Donde el valor de αc es de 0.5. Debido a que no hay acumulación de carga durante lixiviación entonces: ia = ic Al sustituir estos valores en la igualdad se obtiene la expresión para el potencial mixto de superpie del oro durante la reacción así: k [O 2 ] RT * ln E = − F k [CN ] c
H
a
La densidad de corriente para la semireacción anódica es directamente proporcional consumo de cianuro según la ley de Faraday, así: ia 1 − 0.5 ( r = = k CN [ ]) (k c [O2 ])0.5 Au a F F
Esta ecuación es de orden 0.5 en las concentraciones de cianuro y oxigeno y se asume q en la derivación de la expresión de velocidad, las velocidades de las semireaccion anódica - catódica son controladas por la velocidad de la semireacción electroquímica y por las etapas difusionales mencionada anteriormente. Es posible extender esta expres para considerar las etapas de transporte y difusión si fuera necesario
You're Preview La pasivación de la superficie del oroReading sucede, abien sea por productos intermedios de reacción anódica tales como AuCN; el cual se obtiene por la cristalización del compues access with a free trial. intermedio adsorbido AuCNads,Unlock comofullpor venenos tales como los iones azufre de degradación de los sulfuros. Una representación del área superficial total, en un balan Download With Trialcomo sigue: másico de la película sobre la superpie del oro se Free expresa
dfA dt
= k 2 (1 − f ) A − k − 2 fA
Donde k 2 y k -2 son constantes, f representa la fracción de área que es cubierta por la pelíc pasivante y A representa el área total. Es posible asumir que no hay película de pasivac sobre la superpie del oro al comienzo de la lixiviación; por lo tanto, f=0 cuando t=0.
como Si se asume que las partículas de oro puedan ser libres,Sign de up forma y on tamaño regular to vote this title usual en las reacciones sólido-fluido es fácil mostrar que, el modelo del núcleo recesi Useful Not useful para partículas que mantienen su aspecto inicial en el desarrollo de la reacción, descritas por las mismas ecuaciones que para partículas esféricas. Por esta raz
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El cambio en el número de moles de oro sólido se relaciona con el cambio en el tamaño la partícula de oro. Según Levenspiel, para particulas esféricas de oro con radio r obtiene: dN A
Au
= 4 π r 2 ρ Au
= 4 π r 2
(14 )
dr y
X
r = 1 − R
3
(15 )
Donde ρAu es la densidad molar del oro, X es el avance de la reacción y R es el ra inicial de la partícula.
Sustituyendo estas relaciones y la ecuación de r Au en la 1ª ecuación, reordenando términ la lixiviación del oro en el reactor batch se describe como: dX dt
=
2
k s (1 − x )
3
(1 − f )
Donde k s=3(k ak c[CN-][O2])0.5/ρAuRF. Para las condiciones iniciales X=0 cuando t=0.
Sustituyendo la ecuación (14) y (15) en la ecuación (12), se obtiene la siguiente expresi que describe la fracción de la superficie que es cubierta por la capa pasiva You're Reading a Preview
df dt
=
(
)
2 3
(
)(
a free − k −access 1 − f full 1 − trial. k 2 Unlock k s f f 1 − X 2 f + with
)−
1
3
Para la condición inicia f=0 cuando t=0.
Download With Free Trial
Además, la disolución del oro es descrita por la solución simultanea de las ultimas d ecuaciones.
4.4
MECANISMO DE LA CIANURACIÓN
El proceso de disolución de los metales preciosos, involucra reacciones heterogéneas en interfase sólido líquido. Las etapas que se anuncian a continuación, describ Sign up to vote on this title aproximadamente el mecanismo de la cianuración: Useful Not useful Generación de la pulpa, mineral + agua, absorción de oxigeno en la solución, disoluci del cianuro en solución.
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4.4.1 Efecto del Oxigeno La importancia del oxigeno en el proceso nunca debe ser desestimada, la cantidad oxigeno disuelto en el cianuro, esta asociada a los siguientes parámetros:
El tipo y la intensidad de agitación La temperatura de la solución La altitud La concentración de cianuro.
La Figura 18, presenta la velocidad de disolución de la plata a diferentes presiones oxigeno y diferentes [NaCN], a 25ºC. A bajas concentraciones de cianuro, la presión del oxigeno, no afecta significativamente, disolución, mientras que, a altas concentraciones donde la velocidad de disolución se ha independiente de la concentración del solvente, la velocidad de la reacción es dependie de la presión de oxigeno. Cuando se incrementa el porcentaje de sólidos en la pu decrece la concentración o residencia del oxigeno, al igual que cuando se disminuye tamaño de grano de la partícula mineral. En general puede decirse que a un incremento la concentración de oxigeno, deberá corresponder un incremento en la velocidad extracción y en la recuperación You're de metales preciosos, dado que este, actuara destruyen Reading a Preview cianicidas. Unlock full access with a free trial.
4.4.2 Efecto de la Concentración de Cianuro Download With Free Trial La presencia del cianuro libre, retarda la disolución en el caso que se de un alto consumo cianuro debido a: La formación de complejos cianurados, la reducción de un sulf auroso insoluble sobre la superficie del oro, la deposición de peróxidos, la aparición cianuros insolubles, la absorción sobre la ganga especialmente de cuarzo aluminosilicatos, la presencia de zantatos en el mineral flotado que forma una capa fina zantato aurico insoluble que evita la disolución de oro, la degradación del cianuro p hidrólisis, el cual depende de la cantidad de álcali libre; y por último, las concentracion bajísimas de cianuro menores a 0.001 % que no disuelven oro. Sign up to vote on this title
En el caso de partículas independientes de oro, el estado estándar y useful a la temperatura Useful Not 25ºC, de acuerdo a la ecuación de los gases, 8.2 mg/l de oxigeno se disuelven en ag equivalentes a 0.256*10-3 moles/l, de acuerdo con la estequiometría de la reacción
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/ 8 2 3 m0 c 7 / g m6 ( n ó i 5 c u 2 l o 4 s 0 i D e 3 d d 2 a 1 d i 0 c 1 o l e V 0 0
2
0.02
4
0.04
6
8
0.06
10
12
[NaCN] (m/l) 7.48 atm.
3,40 atm.
Figura 18. Velocidad de disolución de ag a diferentes presiones de oxigenoy diferente [NaCN]. You're Reading a Preview
Unlock full access with a free trial.
4.4.3 Efecto del tamaño de Partícula.
DownloadenWith Free Trial El tamaño de partícula es determinante el tiempo de lixiviación, a mayor diáme mayor será el tiempo del proceso. Las partículas de oro libre con granulometrías cercana la malla 325, aproximadamente 45 µm, requieren no menos de 13 horas para disolver mientras que partículas de malla 100, aproximadamente 150 µm, requier aproximadamente, 44 horas, esto de acuerdo a los datos reportados por Barsky, el cu demostró que la velocidad de disolución es del orden de 3.36 µm/h, asumiendo el grano oro como una partícula tridimensionalmente similar. Si la asociación es con plata metáli es mayor el tiempo. Cuando el oro grueso libre se presenta en los minerales, la pract ideal es separarlo por métodos gravimétricos, previamente a latoetapa Sign up vote onhidrometalúrgica. this title
4.4.4 Efecto del Eh y el pH
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necesario acudir a un oxidante de mayor fuerza como el O3, el H2O2 y el HClO , pa descomponer o degradar el cianuro.
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Figura 19. Diagrama eh – ph para el sistema CN - - H2O Download With Free Trial
La Figura 20, representa el diagrama Eh – pH para el oro y los complejos aurocianuros, las diferentes etapas del proceso extractivo, es decir en lixiviación y en recuperació También se aprecian la estabilidad de fases, para la ocurrencia de otras disoluciones de or
4.4.5 Efecto de la Alcalinidad Sobre la Disolución de Oro Sign up to vote on this title Evita perdidas de cianuro por hidrólisis. Useful Not useful Evita perdida de cianuro por acción del dióxido de carbono del aire
Descompone los bicarbonatos en el agua antes de ser usados en cianuración.
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Download With Free Trial Eh – pH para el sistema oro y aurocianuros Figura 20. Diagrama
4.4.6 EL CONCEPTO DE REFRACTARIEDAD
La refractariedad ha sido asociada a bajos niveles de extracción del oro y la pl principalmente, por su alto valor comercial; se puede decir, que en una mena, un mine que e refractario es aquel que no permite la extracción del elemento valioso cualquiera Sign up to vote on this title sea, utilizando los procesos metalúrgicos clásicos. En general, un mineral aurífero Not useful valioso refractario cuanto más bajo (< 80%) sea el porcentaje delUseful elemento extraído. (Me 1993 p 1-146)
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refractariedad, teniendo en cuenta la naturaleza físico-química de este fenómeno. Asociad a los minerales auríferos podemos encontrar los siguientes tipos de refractariedad:
En los depósitos minerales el oro se puede encontrar como: oro nativo, oro aleado, oro compuestos u oro invisible. De acuerdo a la forma en que el oro se presenta y a elementos o compuestos con los que se asocie, la refractariedad de los minerales puede clasificada como química ó física. La refractariedad química esta determinada por tres condiciones:
Teluros de oro insolubles. Presencia de minerales que puedan descomponerse y reaccionar con cianuro (minera cianicidas). Presencia de minerales que consuman oxígeno.
En la refractariedad física se pueden distinguir cinco condiciones:
(R1) Minerales que contengan oro fino encapsulado o unido a una matriz de: carbó pirita, arsenopirita ó sílice. (R2) Minerales que contengan el oro aleado con: Sb (AuSb2 - Auroestibina) ó Pb. a Preview (R3) Minerales que contenganYou're el oroReading recubierto con películas finas de óxidos de hier cloruro de plata, compuestos de antimonio, manganeso ó plomo; bien sea desde la me Unlock full access with a free trial. o en su tratamiento. (R4) Minerales con contenidos de materiales adsorbentes (materia carbonosa y With Free Trial arcillas) que sustraen el oro deDownload la solución rica. (R5) Minerales que presenten especies que estén en transformación, como los sulfu los cuales podrían descomponerse y formar cianicidas, tiosulfitos, arsenitos y/o ion ferrosos todos estos consumidores de oxígeno.
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De acuerdo con el estudio mineralógico, en los minerales auríferos refractarios objeto este estudio la presencia del oro está asociada a los sulfuros y arseniuros bien por oclusi o por asociación. De esta forma se puede intuir que los tipos de refractariedad fís presentes son R1, R3, y /o R5; así como la presencia de minerales cianicidas en el caso la refractariedad química.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MINERALES PROBLEMA
Teniendo en cuenta la caracterización mineralógica y los antecedentes geológicos de minerales metálicos, se pueden identificar la refractariedad ocasionada por algunos de el así:
-
Minerales de arsénico y antimonio. En la naturaleza es frecuente encontrar minerales arsénico y antimonio en forma de sulfuros, siendo el más común la arsenopirita y menor proporción la estibina. Estos sulfuros ofrecen dificultades al proceso lixiviación directa para la extracción de los metales preciosos e incluso imposibilidad tratamiento, aún, estando el valioso libre, algunos de dichos sulfuros se disuelven mayor o menor proporción en soluciones alcalinas cianuradas. Al parecer la extracc de oro en estos minerales es función de la cantidad de sulfuro disuelto y el pH, a may cantidad de sulfuro disuelto se disminuye más el ataque de los iones CN y el oxígen You're Reading a Preview trayendo como consecuencia una menor extracción de oro.
Unlock full access with a free trial. Algunos compuestos de arsénico no son solubles en las soluciones de cianuro, embargo, durante la etapa de precipitación del oro con cinc o aluminio, form With Freeliberado. Trial arseniuros venenosos (AsH3)Download con el hidrógeno La arsenopirita puede form arseniatos alcalinos cuando se pone en contacto con hidróxido de calcio en presencia aire, esta reacción es fuerte consumidora de oxígeno y causa un efecto nocivo en velocidad de disolución de valiosos.
La recomendación para los minerales que contengan arsenopirita es descomponerla una etapa previa a la lixiviación, bien sea con el uso de tostación oxidante, oxidaci química ó biológica.
-
Minerales de Hierro. Los minerales de hierro suelen ser frecuentes enlas me Sign up to vote on this title tratadas por cianuración; aparte de ellos, existe la posibilidad de que cierta cantidad Useful Not useful hierro pase a formar parte de la mena en losprocesos de reducción del tama (trituración y molienda).
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sulfuros de hierro consumidores de cianuro son la pirita (FeS2), la marcasita y pirrotina (FeS).
Pirita (FeS2). En el proceso de cianuración, la acción de la cal y la aireación descomponen para formar sulfuros solubles, tiosulfatos y cantidades menores de azu elemental. El oxígeno no disuelto reacciona con los sulfuros solubles para produ iones tiosulfatos y sulfuros, lo que contribuye al agotamiento del oxígeno. La formaci de tiocianato es posible gracias a la reacción del ion sulfuro liberado que reacciona c el cianuro y el oxígeno, además de retrasar la extracción de los valiosos.
Pirrotina. La pirrotina es mucho más reactiva que la pirita y se descompone fácilme en presencia de agua y oxígeno. En soluciones alcalinas forma hidróxido ferroso luego de oxidarse forma el hidróxido férrico. La pirrotina tiene un átomo de azu débilmente unido el cual reacciona rápidamente con el cianuro formando el i tiocianato de sodio y sulfuro ferroso que reacciona con el cianuro para form ferrocianuros. Como se puede ver la pirrotina no solo es cianicida sino que adem consume el oxígeno de la solución retardando la disolución de los valiosos.
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Minerales de Cobre. Cuando el objetivo es extraer el oro de una mena, el presente se convierte en un elemento altamente refractario; los minerales de cobre disuelven en cianuro formando compuestos de cobre-cianuro Cu(CN)2-, Cu(CN) Cu(CN)43-, siendo el segundo el más común; bastan cantidades del orden de 0.05 Reading a Preview 0.10% de cobre en la mena You're para afectar los resultados de la cianuración. Aparte exceso en el consumo de Unlock cianuro los complejos full access with a free trial.cobre-cianuro formados afec indirectamente la disolución del oro y el posterior estado de precipitación con polvo cinc. El cobre también se precipita originando trastornos en el proceso de fusi Download With Free Trial posterior. Los minerales oxidados de cobre (azurita, malaquita y cuprita), la calcocin bornita (sulfuros más fácilmente oxidables) y el cobre metal, son prácticamente solub en condiciones normales de cianuración, lo suficiente como para causar un exceso consumo de cianuro y contaminar las disoluciones con arsénico y antimonio. calcopirita y la crisocola son los minerales de cobre menos solubles. (Meza, 1993 p 2 125 ) Se han seguido varios métodos para eliminar el cobre antes de la cianuración entre que se destacan tratamiento con ácido sulfuroso o sulfúrico, cuprocianuro potási Sign up to vote on this title amoniaco, etc, entre otros.
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Calcopirita. . Cuando se lixivia cobre, el azufre presente en la calcopirita obstaculiza disolución de valioso creando una capa sobre la partícula que por tensión superfic
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En el ámbito mundial se han y están desarrollando alternativas tecnológicas para tratamiento de las menas refractarias.
La escogencia de uno u otro proceso depende de diferentes factores entre los cuáles puede mencionar.
La caracterización de las menas refractarias varía ampliamente, por tanto, es importan conocer las características químicas, físicas y mineralógicas de cada mena para defi que proceso es el más apropiado.
El impacto ambiental producido por los diferentes pretratamientos debe ser tenido cuenta, aspectos tales como las emisiones gaseosas y/o compuestos que van a para las fuentes de agua pueden restringir ciertas alternativas.
Los niveles de extracción y recuperación de los valiosos después de cada uno de procesos de tratamiento aplicados.
Los subproductos potenciales obtenidos en cada uno de los tratamientos metalúrgic ejemplos: compuestos de cobre, trióxidos de arsénicos, trióxidos de antimonio, áci sulfúrico, etc. You're Reading a Preview
Los riesgos tecnológicos operacionales.
Los costos de capital y operación. Estos varían considerablemente de un proceso a ot
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Los pretratamientos se dividen en Hidro y Pirometalúrgicos:
Pretratamientos pirometalurgicos. El proceso fundamental es la tostación tiene com objetivo la liberación de cualquier partícula de oro encapsulada o atrapada en sulfur arsenopiritas o carbón, así como también la destrucción de la materia carbonosa cualquier posible cianicida.
El fin principal de un proceso de tostación de sulfuros, formar Sign up toes vote on thisun titletostado de a porosidad que permita la exposición del valioso que viene finamente disemina Useful Not useful dentro de la matriz de las partículas exponiéndolo al agente lixiviante en la poster etapa de extracción.
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Pretratamientos Hidrometalúrgicos. Dentro de estos se tienen:
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Oxidación con Permanganato de Potasio. El objetivo fundamental de e pretratamiento es atacar la matriz de los sulfuros constitutivos del mineral volver pasivos los iones sulfuros, oxidándolos y evitando así el consumo del age lixiviante y oxígeno en la posterior etapa de cianuración.
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Se busca la oxidación de pirrotina, pirita y calcopirita para que los iones sulfuros entren en solución como sulfatos no solubles. Esto puede lograrse mediante el aumento de presión y temperatura o con la adición de reactivos como el permanganato de potasio (KMnO4) que es un compuesto inorgánico
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Todos los sulfuros son susceptibles de oxidarse en cualquier condición ambien donde esté presente el oxígeno. Cuando las partículas de mineral en la pulpa entr en contacto con el KMnO4 ocurre una oxidación de los sulfuros. En solucion neutras o ligeramente alcalinas la descomposición es tan lenta que no pue medirse, se debe tener en cuenta que la descomposición es catalizada por la luz, p esto las soluciones deben conservarse en envases oscuros. (Meza, 1193 p 128-206
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Este pretratamiento presenta buenos resultados cuando se cumplen las condicion Reading Preview de presión, temperatura yYou're aislamiento dealas soluciones, tiene como desventaja q los tiempos para la oxidación de los sulfuros son relativamente largos comparad Unlock full access with a free trial. con otros pretratamientos. Download With Free Trial
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Oxidación o disolución química con sulfuros y/o hidróxidos alcalinos. Cuando metales preciosos están altamente asociados a sulfuros metaloides como son sulfuros de arsénico, sulfuros de antimonio o sulfuros de mercurio presen dificultades para su extracción mediante cianuración convencional ya que son al consumidores de oxígeno y con soluciones alcalinas forman componentes q inhiben la disolución de los preciosos. Además, estos minerales por lo gener cubren superficialmente las partículas de oro impidiendo el contacto del metal c la solución cianurada. Sign up to vote on this title
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En el caso de los sulfuros de antimonio, al ponerse estos en solución alcal concentrada y en presencia de aire se forman arsenitos alcalinos, favoreciendo
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Oxidación con peróxido de hidrógeno. En algunas menas con sulfuros tales como pirrotina (FeS) y la pirita, se puede emplear el peróxido de hidrógeno H2O2 para oxidación previa de algunos de estos sulfuros. Estos minerales auríferos refractar son atacados en la superficie desprendiendo iones sulfuros (S2-) y liberan consecuentemente las partículas de valiosos.
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El peróxido de hidrógeno (H2O2) es también empleado como un eficiente asisten en el proceso de cianuración, su empleo adecuado acelera significativamente cinética de disolución de los valiosos, comparativamente con la tecnología estánd que emplea el aire comprimido u oxígeno como oxidante. La optimización de cinética de extracción lleva a un incremento en la recuperación y por tanto, u reducción apreciable en el tiempo de residencia. Además, minimiza el consumo previene pérdidas de cianuro para un menor tiempo de lixiviación, previe pérdidas de cianuro por volatilización del nocivo HCN y pasiva los sulfu minerales cianicidas.
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Este método es eficiente en las menas que tengan las características para aplicación, además de lo expuesto anteriormente otra cualidad de este reactivo es poder oxidante en las sustancias tóxicas nocivas, razón por la cual es usado mitigar el efecto de las colas y efluentes de los procesos de cianuración. You're Reading a Preview
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El ácido nítrico en el proceso NITROX. Consiste en el uso de ácido nítrico HN Unlock full access with a free trial. para la oxidación de los sulfuros y arsenosulfuros minerales, es un proceso oxidación química que utiliza el poder de oxidación fuerte del ácido nítrico p Download With Free Trial e iones arsenatos. transformar sulfuros en iones férricos, iones sulfato
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Por razones económicas y del medio ambiente el monóxido de nitrógeno (N generado debe ser colectado y re-oxidado, por esto el uso de este proceso debe es acompañado de la construcción de una planta de ácido nítrico en la cual el (N generado se colecte y se oxide, para reutilizarlo en el pretratamiento; debe evita la formación de dióxido de nitrógeno (NO2) ya que este no se puede descargar en atmósfera y no puede ser reciclado para su reutilización, se sabe que concentraciones mayores a 20% de HNO3 en Sign la solución se this comienza a produ up to vote on title como producto de las reacciones el nocivo gas. Para disminuir los consumos Useful Not useful HNO3 se puede adicionar ácido sulfúrico concentrado (HSO4) para convertir nitratos en sulfatos.
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los otros elementos que fueron solubilizados. El tratamiento con ácido nítrico menas y concentrados de oro difiere en que el oro no es solubilizado, sino q permanece con los otros insolubles.
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El proceso Nitrox es un una tecnología limpia, pero es cuestionable el hecho de q una planta química que hace ácido nítrico de óxido a partir de oxido nitroso pue ser operada en una planta minera, esto debido a los problemas de corrosión q tienen los óxidos nitrosos y a las condiciones en las que se realiza la minería, sob todo en este país.
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Oxidación Biológica ó Biolixiviación. El uso de microorganismos como extractor de metales a partir de minerales, se remonta a comienzos de los años 50’s. En 195 se describieron experimentos en los cuales las bacterias acidófilas del gene Thiobacillus, aisladas de las aguas de la mina Bingham Canyon (Estados Unido oxidaban la pirita y el sulfuro de cobre.
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Se demostró que el Thiobacillus Ferrooxidans oxidaba el azufre, estos organism fueron identificados como Thiobacillus Ferrooxidans y Thiobacillus Thiooxida por Bryner y Jameson en 1958, aunque anteriormente ya habían sido considera como la causa principal de la aparición de aguas contaminantes de las minas You'reestudiada Reading aoxidaba Previewel azufre libre, el hiero ferroso, carbón bituminoso. La bacteria pirita, la molibdenita y varios minerales sulfurados de cobre; estas observacion Unlock full access with a free trial. condujeron a la aceptación de la primera patente en la cual se reivindicaba proceso de lixiviación cíclico empleando bacterias acidófilas oxidantes de sulfuro With Free Trial catálisis que ciertos microorganismos ejercen durante - El proceso se debe a la Download disolución de ciertas menas minerales como azufre y arsénico, el microorganis utiliza el mineral como combustible tomando electrones para sus propios propósi de su supervivencia; realiza un trabajo útil, liberando metales y calor, sin necesid de un suministro externo de energía.
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La bacteria ataca y oxida el mineral, utilizando la energía de oxidación pa mantenimiento y crecimiento del proceso, no es necesario suministrar alta ener de activación; cuando la bacteria permanece Sign cerca la on superficie up de to vote this title del sólido produce la siguiente reacción: Useful Not useful
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MS → M2+ + S2-
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Dentro de las ventajas de este método se tienen el poco consumo energético, po contaminación, bajos costos de operación, posibilidad de tratar menas que no s tratables por procesos piro e hidrometalúrgicos convencionales; las principa desventajas son la baja velocidad de reacción y soluciones demasiado diluidas p obtener los valiosos a partir de estas.
4.4.7 Recuperación de los Metales Preciosos cuando se termina el proceso en su etapa extractiva, la solución cargada es separada d sólido lixiviado o agotado, este último debe ser bien lavado para evitar pérdidas en recuperación. Normalmente en plantas se dispone de una serie de espesadores en serie q garantizan el lavado de los sólidos y la máxima recuperación de la solución cargada. solución cargada es almacenada para recuperar los valiosos. Esta recuperación pue hacerse por varios métodos así:
Cementación con cinc, en el proceso conocido con el nombre de Merrill Crowe
Recuperación con la adsorción sobre carbón activado.
Electrodepositación
Reading a de Preview El primer método será estudiado You're en el desarrollo esta asignatura, para trabajos práctic de laboratorio. Unlock full access with a free trial.
La cementación con cinc, consiste en 4 etapas básicas:
Download With Free Trial como pregnatante. Clarificación de la solución cargada , conocida también
Desaireación Adición de cinc en polvo y sales de plomo
Recuperación del precipitado Zn-Au La reacción que explica el proceso es la siguiente:
Zn + NaAu (CN ) 2 + H 2O + 2 NaCN → Au + Na2 Zn(CN ) 4 + NaOH + ½ H 2 Sign up to vote on this title
useful Notde La solución se bombea a través de un filtro conUseful el objeto retirar cualqu contaminación, luego en desaireada mediante el vació que ejecuta la bomba, pues así com el oxigeno es un reactivo en la etapa extractiva, este mismo elemento se convierte
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Elusión o despojamiento del carbón cargado Regeneración del carbón Producción de oro por electrodepositación o cementación electrolítica de la soluci eluida. El sistema de carbón activado puede emplearse así: Carbón en Pulpa (CIP) en este caso el carbón activado es mezclado con la pu lixiviada y allí adsorbe el valioso. Carbón en Lixiviación (CIL) el carbón acompaña a la pulpa en la etapa extractiva Carbón en Columnas (CIC) el carbón granulado es empacado en columnas adsorbe el oro de la solución clarificada cuando esta pasa a través de la columna.
4.4.8 Métodos para la Degradación del Cianuro . El principal objetivo en una campaña de degradación de cianuro en efluentes industriales disminuir la concentración de cianuro libre a niveles asimilables para los seres vivos. Pa ello, se han empleado varios métodos que en general se pueden clasificar en:
Degradación natural √ Degradación por recuperación del cianuro √ Degradación por precipitación. You're Reading a Preview √ Degradación por conversión a formas menos tóxicas. √ Degradación por oxidación Unlock full access with a free trial. El estudiante podrá tener una primera aproximación a través de los métodos de destrucc del cianuro que se describen a continuación. Download With Free Trial √
Oxidación con Peróxido de Hidrogeno Se han desarrollado dos procesos los cuales utilizan el peróxido de hidrogeno para destrucción oxidante del cianuro libre y los complejos de cianuro. El primer proce conocido como proceso Kastone fue originalmente propuesto por la Dupont, 1974 y p Mathre y Devries, 1981. Este proceso utiliza una solución de peróxido de hidrogeno al 41 con unos pocos mg/l de formaldehído y cobre. El segundo proceso fue desarrollado p Degussa Corporation, empleando una solución de peróxido de hidrogeno y sulfato de co Sign up to vote on this title en varias concentraciones, aunque es común no emplear las sales de cobre, debido a Useful Not useful la presencia de este metal dentro de los minerales tratados, reacción fundamental es: √
CN- + H O
CON- + H O.
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usarse en el proceso de oxidación. El cloro o el hipoclorito pueden también generarse situ electrolíticamente.
Oxidación con Ácido Peroximonosulfurico. El peróxido de ácido sulfúrico H2SO5 es conocido como Àcido de Caro pues lleva nombre de su inventor Heinrich Caro (1834 – 1910) quien fue el primero que lo preparo 1898. El Ácido de Caro es un conocido agente degradador de cianuro muy utilizado para tratamiento de efluentes provenientes de los procesos de cianuración en la minería del oro de la plata. Este es fabricado como producto de la reacción exotérmica entre el H2SO4 H2O2; de la cual, resulta una solución clara e incolora de una sola consistencia cuy propiedades físicas se presentan en la Tabla 11. Debido a su inestabilidad, el Ácido de C es generado en el mismo punto de uso bajo la siguiente reacción: √
H 2 SO4 + H 2O2
⇔ H 2 SO5 + H 2O Tabla 11.. Propiedades Físicas del Ácido de Caro Ácido de Caro Propiedades Físicas Punto de fusión -30.1 °C Punto de You're congelamiento -22.1 F Reading a Preview Punto de ebullición < 281°C (537 F) Unlock full access with claro, a free trial. Estado físico incoloro, aceitoso Olor Fuerte Download With Free Trial Solubilidad en agua 100% pH <1 Densidad 1.7 g/mL a 25°C
El Ácido de Caro degrada fácilmente los cianuros WAD y los cianuros libres que provien de las colas de las plantas en los procesos de extracción de la minería del oro debido a q estos disocian fácilmente a pH 9; este pH resulta porque la adición del Ácido de Caro a l colas disminuye el pH de los valores normales de estos (los cuales varían entre 10.5 y 1 Sign up to vote on this title debido a la cantidad de álcali utilizado en el proceso de cianuración).
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PRACTICAS DE LABORATORIO 1. 2. 3. 4.
PRUEBA DE CIANURACIÓN CONVENCIONAL PRUEBA DE CIANURACIÓN NO CONVENCIONAL PRUEBA DE CALCINAS DE COBRE TECNICAS Y APLICACIONES DEL ENSAYE AL FUEGO You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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PRACTICA N°1 : PRUEBA DE CIANURACION CONVENCIONAL DEFINICION
La cianuración es un caso particular o aplicación de la Lixiviación. La lixiviación términos generales consiste en un proceso hidrometalúrgico de disolución selectiva un(os) elemento(s) de interés, de una muestra sólida, en una solución diluida extractante o agente lixiviante para posterior recuperación metálica mediante técnicas procesos como electrólisis y cementación entre otros.
GENERALIDADES:
En la práctica actual, la lixiviación del oro y plata se lleva a cabo mediante la técnica agitación, la percolación o la lixiviación en canchas. En cuanto a la recuperación valiosos contenidos en las soluciones, se efectúa por cementación sobre polvo de Zn empleando la técnica de adsorción sobre carbón activado.
El proceso extractivo o de cianuración consiste esencialmente en atacar los minera auroargentíferos con una solución diluida de cianuro de sodio o de potasio. El cianu You're Reading Preview disuelve por acomplejación el oro y la plata acon una cinética que se ve afectada p numerosos factores tales como el tamaño de grano del material, la cantidad de oxige Unlock full access with a free trial. presente, la composición del mineral a tratar, la composición del agua empleada, el tiem de contacto y el tipo de contacto, entre otros. Download With Free Trial
La lixiviación con cianuro de sodio debe efectuarse a un pH básico con el objeto de evi la descomposición del cianuro en HCN gaseoso el cual es letal y se forma por la hidról del NaCN a condiciones de pH neutro o ácidos. El oro se disuelve en el cianuro según la reacción: (F. Habashi) 2 Au + 4 NaCN + O 2 + 2 H 2O
4(CN)2 AuNa + 2 NaOH + H 2O2 Sign up to vote on this title
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OBJETIVO • Familiarizar al estudiante con la técnica convencional de lixiviación empleando cianu
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PROCEDIMIENTO: 1. CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL A TRATAR La caracterización comprende varias etapas a saber: • Análisis químico • Análisis granulométrico • Análisis mineralógico
En el análisis químico, se determinaran elementos que sea viable determinar en laboratorio y que usted considere están presentes en la muestra, una vez realizada inspección al microscopio de la misma. Además, se incluirán como parte del análi químico, los resultados de los ensayes al fuego para la determinación de valiosos, tenien cuidado de no equivocar las unidades de presentación.
El análisis granulométrico, permitirá saber, según los resultados al microscopio, si tamaño de la muestra esta de acuerdo con el grado de liberación de la misma, el cual afec grandemente los niveles de extracción en la etapa de lixiviación.
You're Reading a Preview El análisis mineralógico permitirá reconstruir, mediante la conjugación del análi químico con los equivalentes químicos, las especies presentes permitien Unlock full access with a freemineralógicas trial. una adecuada selección de las variables del proceso o una explicación a los resultad alcanzados en el desarrollo de la prueba.. Download With Free Trial
2. PREPARACIÓN DE LA PULPA Y DESARROLLO DE LA PRUEBA
• Prepare la pulpa mineral de acuerdo a las especificaciones que se le entregu mediante la adición de agua del acueducto de Medellín, al mineral; en el reactor que suministren. • Lleve la pulpa resultante a ocupar uno de los agitadores y verifique que la agitaci Sign up to vote on this title sea suficiente para mantener todos los sólidos en suspensión. • Determine el pH natural de la muestra. Useful Not useful • Lleve la pulpa al pH de trabajo asignado mediante la adición de cal (10.5 a 11.0) • Adicione la cantidad de NaCN adecuada para tener la pulpa con la [NaCN] que se
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espectrofotometría. Construya las isotermas de extracción para Au y el consumo de cianu de sodio en el tiempo. • Terminada la prueba deje decantar la pulpa y proceda a separar el sólido del lic mediante filtración empleando bomba de vacío. • Realice ensaye al fuego de las colas y reconstruya el tenor de Au en cabe determine las causas de error, si las hay y explíquelas. • Al licor determine su volumen y manteniendo el nivel de pH, proceda a precipi sobre polvo de Zn los valiosos extraídos. Para tal efecto, adicione 1 a 5 ml de solución acetato de plomo al 10 %, y luego adicione Zn en polvo, a intervalos de tiempo y cantidades específicas según el Au extraído. Tome muestras del licor antes de cada adici de Zn y construya la isoterma de cementación con esta información. • Separe mediante filtración el precipitado de la solución de cianuro. La copiosamente. • Guarde la solución para que realice sobre ella algún procedimiento para destruir cianuro y evitar contaminar el agua del río Medellín • El precipitado se lleva a un beaker y se lava copiosamente con agua; lueg adiciona lentamente HCl, con el fin de anular el Zn en exceso. • El residuo de esta nueva lixiviación se lleva a fundición donde se obtiene el bot de oro mediante escorificación y copelación. • Calcule y compare los valiosos finalmente recuperados con los teóricos alcanzad You're Reading a Preview según las lecturas del espectrofotómetro. Unlock full access with a free trial.
3. EQUIPO EMPLEADO Download With Free Trial
Para el buen desarrollo de esta prueba deberán disponer de: • Equipo de vidriería para titulación • Equipo de vidriería para análisis químico • Materiales y equipo para ensayes al fuego • Serie de tamices Tyler • Bomba de vacío • Equipo de vidriería para toma de muestras (tubos de ensayos y/o frascos para muest con tapas) Sign up to vote on this title • Buen tiempo y buena disposición. Useful Not useful • Haber preparado material teórico relativo al tema. • Reactivos para cianurar ( NaCN liquido de concentración conocida y cal)
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• Tome una alícuota de la pulpa previamente filtrada • Adicione 50 a 100 ml de agua limpia libre de color • Agregue el KI • Agite la solución y adicione lentamente el AgNO3 hasta alcanzar el punto final el cu se presenta cuando el AgNO3 reacciona con el I y forma el AgI que genera un co amarillo opaco a la solución. La reacción que se presenta es la siguiente: 2 NaCN + AgNO3 NaAg(CN)2 + NaNO3 • Determine la cantidad de NaCN presente en la pulpa y adicione el faltante mantener constante la concentración de NaCN empleada. 5. INFORME TECNICO Para la elaboración del informe se les pide que suministren la siguiente información. • 1 hoja de presentación • 1 breve reseña de material bibliográfico (máximo 1 hoja) • Objetivos generales y específicos • Procedimiento (diferente al descrito en la guía) • Gráfico de Au extraído vrs Tiempo • Gráfico de NaCN consumido vrs Tiempo • Confrontación de todos los gráficos de los otros equipos You're Reading a Preview • Eficiencia en cada etapa del proceso Unlock full access with a free trial. • Balance metalúrgico con índices metalúrgicos apropiados • Discusión de resultados Download With Free Trial • Conclusiones y Recomendaciones. • Bibliografía
6. MEDIDAS DE SEGURIDAD
Se debe recordar que se trabaja con un reactivo altamente tóxico, por lo tanto no se acept errores descuidos o bromas de ningún tipo. No se permite la ingestión de alimentos en el área de trabajo. Nunca adicione cianuro a la pulpa sin antes haber verificado nivel detitle pH dela mism Sign up to el vote on this recuerde que siempre debe estar de carácter básico para del cianuro. Useful la hidrólisis evitar Not useful Utilice la perilla de seguridad o las pipetas de jeringa, NUNCA pipetee con la boca. Mantenga todos los implementos contaminados con cianuro guardados en su cajón y no
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PRACTICA N°2: PRUEBA DE CIANURACION NO CONVENCIONAL DEFINICION
La cianuración en algunos casos, no es un proceso viable de aplicar debido a la complejid de los materiales, lo que hace necesario que se presente una etapa previa a la cianuraci que permito eliminar el o los elementos de nocivos y evitar así que la etapa de extracci con el cianuro sea afectada. Cuando este tipo de complejidad se presenta y com consecuencia no responde al proceso de cianuración, se dice que la mena es de carác Refractario.
Las especies que de presentarse ocasionan un comportamiento refractario del mineral son • Oro diseminado finamente en la matriz de la pirita como sulfuro predominante. • La presencia de especies minerales que contengan arsénico. • La presencia de estibina o minerales de antimonio • La presencia de materiales orgánicos o materia carbonosa. • Minerales de cobre y/o minerales de telurio
Para eliminar este efecto, una vez demostrada su existencia, se presentan diferen alternativas a saber: una alternativa hidrometalúrgica, bien sea de oxidación o de You're Reading a Preview lixiviación con otro agente diferente al cianuro del o de los materiales nocivos y/o u alternativa pirometalúrgica cuyaUnlock técnica mas usual es trial. la de tostación la cual dependien full access with a free del ambiente donde se practique puede tomar diferentes nombres así: tostación oxidan tostación clorurante, etc. Download With Free Trial
La oxidación de los sulfuros se realiza normalmente a temperaturas superiores a los 160° aunque ya existe presión de vapor con temperaturas cercanas a 50°C, el objeto es promov la oxidación completa de los sulfuros y permitir la formación de sulfatos oxidan cualquier azufre elemental formado como producto de una reacción (ecuación) intermedi
GENERALIDADES
Signsin up tofusión, vote on this La tostación es una operación a temperatura elevada en title presencia de u atmósfera que modifica la naturaleza de los compuestos, por loque posible encont Notes useful Useful entonces: Tostación oxidante o sulfatante, tostación reductora y tostación clorurante. términos generales tenemos entonces la reacción:
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En la reacción descrita anteriormente encontramos que ∆H y ∆S son < 0 (reacci exotérmica) con: - ∆ G = - ∆ H + T∆S >>0 y en el equilibrio, ∆ G°T = RT ln K T = RT ln pSO2 / pO2 3/2 en donde ln pSO2 = - ∆ G°T / RT + 3/2 ln pO2 Donde para cada valor de temperatura se tiene una relación lineal entre el log pSO2 y el pO2 en el equilibrio.
Cualquiera que sea el valor de T, la pendiente de la recta que representa el equilibrio en diagrama (log pSO2 , log pO2) será siempre igual a 3/2. Por encima de esta recta el sulfu metálico es estable, mientras que por debajo de la recta el oxido metálico es estable. Si T incrementa, K T cae y entonces la recta que separa las dos zonas de estabilidad se mue hacia abajo, hacia valores pequeños de pSO2 , manteniendo siempre la pendiente (3/2). U mejor explicación sobre todo el tema, se representa en el diagrama de Kellog para sistema M – S – O.
Las generalidades de cianuración pueden consultarse en la practica n°1, tenga en cuenta q cuando cianura un material pretratado el efecto de los óxidos o sulfatos presente You're Reading a Preview diferente.
OBJETIVOS
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• Familiarizar al estudiante con la técnica NO convencional de lixiviación empleando procedimiento pirometalúrgico previo a la cianuración. • Estudiar la extracción del elemento valioso y su variación en el tiempo mediante construcción de las isotermas de extracción y consumo de reactivo. • Evaluar el efecto de la temperatura de tostación sobre el proceso de extracción valioso, asumiendo temperatura como variable determinante estudiada en el proceso. • Evaluar la recuperación total del valioso mediante cementación con Zn en polvo. PROCEDIMIENTO
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CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL A TRATAR
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a la etapa de tostación o pretratamiento a la cianuración, y la segunda muestra correspon a la muestra resultado de la tostación y que entra al proceso de cianuración. Una revisión microscopio de ambas muestras le permitirá un análisis mas cercano del comportamiento la muestra. Además, se uncluiran como parte del análisis químico, los resultados de ensayes al fuego para la determinación de valiosos, teniendo cuidado de no equivocar unidades de presentación, y la reproducción de las muestras.
El análisis granulométrico, pierde valor en este tipo de prueba pues la calcina resultante d proceso de tostación es muy deleznable y cambia facilmente su tamaño de particula, por anterior no se recomienda este tipo de análisis.
El análisis mineralógico permitirá reconstruir, mediante la conjugación del análi químico con los equivalentes químicos, las especies mineralógicas presentes (es de espe solamente óxidos) lo cual permitirá una adecuada selección de las variables del proceso una explicación a los resultados alcanzados en el desarrollo de la prueba..
PREPARACIÓN DE LA PULPA Y DESARROLLO DE LA PRUEBA
• Tome la muestra que se le asigna, cuarteé la cantidad necesaria para que inicie You'reque Reading a Preview proceso de tostación a la temperatura se le indique (500, 600 y 700°C), tome mues para el análisis químico y para elUnlock ensaye al fuego. full access with a free trial. Realice la tostación hasta que no tenga desprendimiento de humos o vapores, saq • la muestra y enfríela a la temperatura ambiente, muestreé para realizarle análisis químico Download With Free Trial ensaye al fuego. • Prepare una pulpa mineral de acuerdo a las especificaciones que se le entregu mediante la adición de agua del acueducto al mineral tostado, en el reactor que suministren. • Lleve la pulpa resultante a ocupar uno de los agitadores y verifique que la agitaci sea suficiente para mantener todos los sólidos en suspención. • Determine el pH natural de la muestra tostada. • Lleve la pulpa al pH de trabajo asignado mediante la adición de cal (10.5 a 11.0) Sign up to vote on this title • Adicione la cantidad de NaCN adecuada para tener la pulpa con la [NaCN] que se Useful alNot haya asignado. (tome el volumen equivalente de la solución 20useful % preparada c anticipación) • Inicie el conteo del tiempo una vez adicione el NaCN.
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• Terminada la prueba deje decantar la pulpa y proceda a separar el sólido del lic mediante filtración empleando bomba de vacío. • Realice ensaye al fuego de las colas y reconstruya el tenor de Au en cabe determine las causas de error, si las hay y explíquelas. • Al licor determine su volumen y manteniendo el nivel de pH, proceda a precipi sobre polvo de Zn los valiosos extraídos. Para tal efecto, adicione 1 a 5 ml de solución acetato de plomo al 10 %, y luego adicione Zn en polvo, a intervalos de tiempo y cantidades especificas según el Au extraído, calentando ligeramente. Tome muestras licor antes de cada adición de Zn y construya la isoterma de cementación con e información. • Separe mediante filtración el precipitado de la solución de cianuro. La copiosamente. • Guarde la solución para que realice sobre ella algún procedimiento para destruir cianuro y evitar contaminar el agua del río Medellín • El precipitado se lleva a un beaker con agua y se adiciona lentamente HCl, con fin de anular el Zn en exceso. • El residuo de esta nueva lixiviación se lleva a fundición donde se obtiene el bot de oro mediante escorificación y copelación. • Calcule y compare los valiosos finalmente recuperados con los teóricos alcanzad según las lecturas del espectrofotometro. You're Reading a Preview
EQUIPO EMPLEADO
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Para el buen desarrollo de esta prueba deberán disponer de: Download With Free Trial • Un horno tipo mufla, dotado con termocupla • Tostadoras en buen estado y suficientes • Equipo de vidriería para titulación • Equipo de vidriería para análisis químico • Materiales y equipo para ensayes al fuego • Serie de tamices Tyler • Bomba de vacío • Equipo de vidriería para toma de muestras (tubos deSign ensayos y tapones) up to vote on this title • Buen tiempo y buena disposición. Useful Not useful • Haber preparado material teórico relativo al tema. • Reactivos para cianurar ( NaCN liquido de concentración conocida y cal)
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• Tome una alicuota de la pulpa previamente filtrada • Adicione 50 a 100 ml de agua limpia libre de color • Agregue el KI • Agite la solución y adicione lentamente el AgNO3 hasta alcanzar el punto final el cu se presenta cuando el AgNO3 reacciona con el I y forma el AgI que genera un co amarillo opaco a la solución. La reacción que se presenta es la siguiente: 2 NaCN + AgNO 3
NaAg(CN)2 + NaNO3
• Determine la cantidad de NaCN presente en la pulpa y adicione el faltante mantener constante la concentración de NaCN empleada.
INFORME TECNICO
Para la elaboración del informe se les pide que suministren la siguiente información. • 1 hoja de presentación • 1 breve reseña de material bibliográfico (máximo 1 hoja) • Objetivos generales y específicos • Procedimiento (diferente al descrito en la guía) • Gráfico de Au extraído vrs Tiempo You're Reading a Preview • Gráfico de NaCN consumido vrs Tiempo Unlock full with a free trial. • Gráfico de Au presente vrs Tiempo enaccess Cementación • Confrontación de todos los gráficos de los otros equipos Download With Free Trial • Eficiencia en cada etapa del proceso • Balance metalúrgico con índices metalúrgicos apropiados • Discusión de resultados • Conclusiones y Recomendaciones. • Bibliografía
MEDIDAS DE SEGURIDAD
• Cuando trabaje con la mufla tenga cuidado y emplee los on implementos necesar Signtodos up to vote this title y que tiene el laboratorio para que se aísle del fuego. Useful Not useful • Se debe recordar que se trabaja con un reactivo altamente tóxico, por lo tanto no aceptan errores descuidos o bromas de ningún tipo.
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PRACTICA N°3. PRUEBA DE TOSTACIÓN – LIXIVIACIÓN DE CALCINAS D COBRE DEFINICION
OBJETIVOS. • Familiarizar al estudiante con la técnica de tostación – lixiviación empleando mineral concentrado complejo de cobre con contenidos apreciables de valiosos. • Estudiar el efecto de la temperatura de tostación sobre la extracción del elemento cob y su variación en el tiempo mediante la construcción de las isotermas de extracción consumo de reactivo (H2SO4). • Estudiar el efecto de las colas del proceso anterior sobre la extracción del elemento o y su variación en el tiempo mediante la construcción de las isotermas de extracción consumo de reactivo (NaCN). • Familiarizar al estudiante con el diseño de un diagrama de flujo apropiado para tratamiento de minerales complejos. PROCEDIMIENTO
You're Reading aAPreview CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL TRATAR Unlock full access with a free trial.
La caracterización comprende varias etapas a saber: • Análisis químico Download With Free Trial • Análisis granulométrico • Análisis mineralógico
En el análisis químico, se determinaran: el cobre mediante espectronic 20 D espectrofotómetro y el oro mediante el ensaye al fuego. Tenga en cuenta que deb analizar el material 4 veces así: la primera muestra corresponde al material en bruto prev a la etapa de tostación, la segunda muestra corresponde a la muestra tostada y que ingres la etapa de extracción (Cu y Au), la tercera muestra corresponde al análisis de co Sign up to vote on this title después de la etapa de extracción de cobre (colas de la extracción de cobre, cabeza de Useful al Notanálisis useful de las co extracción de oro), y por último la cuarta muestra corresponde finales del proceso.
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PREPARACIÓN DE LA PULPA Y DESARROLLO DE LA PRUEBA
Tome una muestra del material cabeza y otra de la muestra que se le asign • previamente tostada. La muestra asignada ha sido previamente tostada durante 4 hora una temperatura especifica bien sea 400, 500 ó 600°C, analice mediante análisis químic rutinarios y ensaye al fuego los contenidos de cobre y oro para la cabeza y el material lixiviación ácida. • La tostación ha que fue sometida la muestra, le garantiza que no h desprendimientos significativos de humos después de ella. Prepare una pulpa mineral de acuerdo a las especificaciones que se le entregu • mediante la adición de agua del acueducto al mineral tostado, en el reactor que suministren. (se recomienda emplear una dilución de 4:1 ó 5:1). Lleve la pulpa resultante a ocupar uno de los agitadores y verifique que la agitaci • sea suficiente para mantener todos los sólidos en suspensión. Determine el pH natural de la muestra tostada. • • Lleve la pulpa al pH de trabajo asignado mediante la adición ácido sulfúrico (pa nuestro caso, todos deberán llevar el pH a un nivel aproximado a 1.5 y deberán cuantifi la cantidad de ácido requerida durante todo el proceso para mantener el nivel de pH). • Lixivie el contenido de You're cobre durante 2 horas o menos si los resultados así Reading a Preview indican. Unlock access with a free trial. el cobre empleando Fe en pol • Separe la solución del sólido y full proceda a precipitar como agente cementante, si se cuenta con la ayuda del espectrofotómetro la adición del será estrictamente regulada. La solución debe serFree analizada Download With Trial no solo para cobre sino adem para Fe al iniciar y al finalizar. • Pese la esponja resultante y verifique que el balance para cobre tenga sentid (Recuerde que parte del Fe es atacado por el ácido pero con las lecturas iniciales y finale el peso de la esponja resultante le será fácil establecer el balance sin errores) • Lave cuidadosamente el sólido residual de la etapa anterior, para limpiar todo aci remanente y tome una muestra para análisis de cobre y oro. • Lleve el sólido al reactor, prepare la pulpa a la dilución acostumbrada y determi su pH natural, complete el pH de trabajo de cianuración con cal. Sign up to vote on this title • Adicione la cantidad de NaCN adecuada para tener la pulpa con la [NaCN] que se Useful Not useful haya asignado. (tome el volumen equivalente de la solución al 20 % preparada c anticipación) Inicie el conteo del tiempo una vez adicione el NaCN. Cianure el material durante 24 horas continuas, llevando cuidadosamente la cinéti
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• Realice análisis de Au y Cu en el sólido o colas finales y reconstruya con información presente, el tenor de cada uno de ellos en cabeza, determine las causas error, si las hay y explíquelas. • Por elección personal precipite el contenido de oro siguiendo el procedimien aprendido en prácticas anteriores. • Guarde la solución para que realice sobre ella algún procedimiento para destruir cianuro y evitar contaminar el agua del río Medellín • Si continua el procedimiento entonces calcule y compare los valiosos finalmen recuperados con los teóricos alcanzados según las lecturas del espectrofotómetro. • Establezca un diagrama de flujo apropiado para el tratamiento del mineral, e diagrama deberá mostrar los balances másicos y los índices metalúrgicos etapa por etapa.
EQUIPO EMPLEADO
Para el buen desarrollo de esta prueba deberán disponer de: • Un horno tipo mufla, dotado con termocupla • Tostadoras en buen estado y suficientes • Equipo de vidriería para titulación • Equipo de vidriería para análisis químico • Materiales y equipo para ensayes al Reading fuego a Preview You're • Serie de tamices Tyler Unlock full access with a free trial. • Bomba de vacío • Equipo de vidriería para toma de muestras (tubos de ensayos y tapones) Download With Free Trial • Buen tiempo y buena disposición. • Haber preparado material teórico relativo al tema. • Reactivos para lixiviar (H2SO4 de carácter comercial con puereza del 96 % y NaC liquido de concentración conocida y cal)
TECNICAS DE TITULACION DEL NaCN
La titulación de cianuro de sodio presente se realiza Sign de manera inversa en el punto fin up to vote on this title Para titular se emplea como agente nitrato de plata estándar preparado a una concentraci Useful Not useful 0.01 N (1 ml de AgNO3, equivale a 0.0009803 g de NaCN puro, nuevamente solicito ustedes la explicación). El indicador será el KI sólido o de 3 a 5 gotas de una solución
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2 NaCN + AgNO 3
NaAg(CN)2 + NaNO3
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• Determine la cantidad de NaCN presente en la pulpa y adicione el faltante mantener constante la concentración de NaCN empleada.
INFORME TECNICO
Para la elaboración del informe se les pide que suministren la siguiente información. • 1 hoja de presentación • 1 breve reseña de material bibliográfico (máximo 1 hoja) • Objetivos generales y específicos • Procedimiento (diferente al descrito en la guía) • Gráficos de Cu y Au extraídos vs. Tiempo, si se prefiere tabulados juntos o proces apartes. • Gráfico de NaCN y H2SO4 consumidos vs. Tiempo • Eficiencia en cada etapa del proceso • Balance metalúrgico con índices metalúrgicos apropiados, tanto para Au como para C • Discusión de resultados • Conclusiones y Recomendaciones. You're Reading a Preview • Bibliografía Unlock full access with a free trial.
REITERO LAS MEDIDAS DE SEGURIDAD
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Cuando trabaje con la mufla tenga cuidado y emplee todos los implementos necesarios que tiene el laboratorio para que se aísle del fuego.
Se debe recordar que trabajaran con reactivos altamente tóxicos y con rangos de p totalmente contrarios, el H2SO4 es altamente corrosivo y se requiere que todos tengan bata de laboratorio o ropa de trabajo, al mínimo contacto con el ácido se le recomien lavar copiosamente con agua del acueducto, utilice las pipetas de seguridad y no inten norma pipetear con la boca. Después del ácido se trabaja con el cianuro de sodio y las Sign up to vote on this title seguir en cuanto a cuidados están descritas en las guías anteriores, se les recuerda q Useful Not useful debido a la toxicidad de los reactivos no se aceptan bromas ni descuidos de ningún tipo. se permite la ingestión de alimentos en el área de trabajo.
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PRACTICA N°4. TECNICAS Y APLICACIONES DEL ENSAYE AL FUEGO 1. ASPECTOS GENERALES Y TEORICOS
Los métodos de determinación cuantitativa de metales preciosos por vía seca s procedimientos pirometalúrgicos extremadamente antiguos, en el siglo XVI Vannoc Biringuccio publicó el procedimiento básico, pero no se precisa con exactitud cuan viejo el proceso. Consiste principalmente en la fusión oxidante y/o reductora de una muestra presencia de una mezcla de reactivos escorificantes y un colector, oxido de plomo. fundirse la muestra mineral, los metales preciosos son colectados por el plomo que reduce a plomo metálico y la ganga es disuelta como escoria.
El ensaye al fuego es una herramienta extremadamente versátil, si se real apropiadamente su representación puede comprobarse con la obtención de valiosos en balance final de operación, sin embargo dadas los múltiples inconvenientes que pued presentarse, es necesario alcanzar gran destreza y experiencia para lograr realizar repor cuantitativos seguros.
Dentro del ensaye, cada uno de los reactivos tiene un rol en el desarrollo del proceso fundición, así: un flux; un agente colector, litargirio (PbO), un agente reductor y la mues You're Reading Preview mineral debidamente seca y pulverizada a unaagranulometría de 100 µm. El flux va dependiendo de las características del mineral a fundir y de sus asociaciones, algunos de Unlock full access with a free trial. reactivos comúnmente usados en fundición son: carbonato de sodio, Na2CO3, conoci como soda ash, permite regular la viscosidad y ayuda a bajar el punto de fusión de la car FreeyTrial bórax, Na2B4O7, permite bajar elDownload punto deWith fusión ayuda al carbonato al control de viscosidad; sílice o cuarzo, SiO2, encargada de generar el magma y de reaccionar con metales presentes en la muestra; KNO3 empleado normalmente como oxidante cuando naturaleza del mineral es reductora. El conocimiento adecuado del mineral a examin permitirá que se seleccione adecuadamente los reactivos de la carga, sus concentracione la temperatura de trabajo del ensayo.
Para propósitos de fundición, los minerales se clasifican en términos generales co neutros, ácidos, básicos, oxidantes y reductores. Existen analogías en Sign up to votede on comportamiento this title la química de soluciones y los aspectos químicos a altas temperaturas, la Tabla 1. Prese Useful Not useful una descripción de algunas de ellas.
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sal Según sea la [H+] / [OH-], la solución se define como ácida, básica o neutra El carbonato de sodio reacciona con un ácido para producir sal en medio acuoso liberando CO2 según la reacción: 2HCl + Na2CO3 2 NaCl + H2O + CO2
1.1
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En la escoria se clasifica por el tipo silicato o borato que se produce. A altas temperaturas el carbonato de sod reacciona con el óxido ácido (SiO2) pa formar una sal (escoria) liberando CO2 así SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2
Breve Reseña de las Características de los Reactivos de Fundición:
1.1.1 Sílice (SiO2)Es un fundente de carácter fuertemente ácido, forma diferen clases de silicatos, principal componente de la escoria, con los óxidos metálicos, ver Ta 2, relación de oxigeno en la base al oxigeno en el ácido. La mayoría de las muest contiene una matriz de sílice. Sin embargo, cuando esta es deficiente debe adicionarse o lo contrario, la escoria no fluirá adecuadamente y el litargirio y el bórax atacaran superficie del crisol dado su poder corrosivo a altas temperaturas.
1.1.2 Carbonato de Sodio (Soda Ash, Na2CO3) Es un fundente de carácter básico por lo que fácilmente forma silicatos alcalinos. Puede d lugar a sulfatos en presencia de aire lo que le da un carácter oxidante. Funde normalme You'reaReading a 850ºC y se disocia según la reacción 950ºC: a Preview Unlock full access with a free trial.
Na2CO3 + Na2SiO3
Na4SiO4 + CO2
Download With FreeNa Trial 1.1.3 Bórax (Tetraborato de Sodio Anhidro 2B4O7) El bórax, es un fúndente ácido que logra con facilidad fundir todos los óxidos de metálic fluidiza a bajas temperaturas (aprox. 750ºC) para dar pie a una masa vítrea y viscosa metaborato de sodio y anhídrido bórico; el anhídrido bórico se conjuga con los óxid metálicos para generar los boratos metálicos como se muestran en la tabla 2.
1.1.4 Nitrato de Potasio (Nitro KNO3) Es un reactivo oxidante que funde a temperaturas cercanas a los 400ºC y libera oxige o bien dado su carácter. Convierte los arseniuros a arseniatos, sulfuros en sulfatos Signlos up to vote on this title sulfuros metálicos a óxidos bivalentes. Useful Not useful La Tabla 2 presenta algunas relaciones valiosas para identificar los compuestos que forman en la escoria de la fundición.
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su estado bivalente antes de la fundición. Por ejemplo es apropiado oxidar la pirita con óxido bivalente como el litargirio o la sal nitro (KNO 3), o por tostación. Otro ejemp característico se aprecia cuando se tiene óxidos no bivalentes como la magnetita o hematita los cuales pueden reducirse a bivalentes mediante la adición de C o Fe (metálico
TABLA 2. Clasificación de boratos y silicatos COMPUESTO Orto – Borato Piro – Borato Sesqui – Borato Meta – Borato Tetra – Borato Sub – Silicato Orto – Silicato Sesqui – Silicato Meta – Silicato Tri – Silicato
RELACIÓN DE (BASE / ACIDO) 1:1 1 : 1.5 1:2 1:3 1:6 2:1 1:1 1 : 1.5 1:2 1:3
O2 FORMULA 3RO.B2O3 2RO.B2O3 3RO.2B2O3 RO.B2O3 RO.2B2O3 4RO.SiO2 2RO.SiO2 4RO.3SiO2 RO.SiO2 2RO.3SiO2
You're Reading a Previewrequieren tostación previa a Los minerales que contienen sulfuros poli metálicos, fundición para eliminar el azufre. La temperatura de tostación debe ser controlada pa Unlock full access with a free trial. evitar perdidas de valiosos por volatilización. Si la tostación de sulfuros complejos incompleta, es decir no se permite la eliminación de elementos nocivos como el As, S DownloadseWith Free Trial entre otros, es posible que en la fundición presenten como pentóxidos y se asocien con hierro metálico para formar arseniatos y antimoniatos (speiss) los cuales, ocasion severas perdidas de valiosos por oclusión dentro de sus retículas, dado que estos form una fase intermedia entre la escoria y la fase metálica.
Para poder determinar las cantidades apropiadas de los reactivos de fundición, se deb entender las reacciones típicas que puedan presentarse de acuerdo a la composición mineral. La Tabla 3. Presenta las reacciones más comunes: Sign up to vote on this title
compuestos. TABLA 3. Fundentes y relación de fundentes para algunos Useful Not useful Base Mineral
Reacción Típica
Relación a la Base
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El orden a determinar la cantidad de reactivos adecuada, se debe establecer primero poder reductor del mineral a tratar. El poder reductor de un mineral está representado cantidad de plomo metálico que un gramo de mineral reduce cuando se funde con exceso de litargirio. Para determinar el poder reductor de un mineral se procede así: en crisol de baja capacidad se colocan 3 gramos del mineral problema a una granulomet inferior a 100 µm, 10 gramos de carbonato de sodio, 46 gramos de litargirio, 3 gramos sílice, y 1 gramo de bórax; luego se llevan a la mufla y cuando esta ha alcanzado 1000°C, después de que la temperatura del horno llega nuevamente a 1000°C, se baja perilla reguladora para que el horno se mantenga a 900°C por espacio de 20 minutos, se eleva nuevamente la perilla para que el horno alcance los 1000°C, por espacio tambi de 20 minutos. Después de esta fundición controlada, se vacía el contenido del crisol en payonera metálica y se separa el botón de plomo de la escoria. Se pesa el botón establece el poder reductor de la sustancia como la relación entre el peso del botón plomo obtenido y los 3 gramos de peso de la muestra.
La Tabla 4, muestra el poder reductor y oxidante de los minerales y reactivos más comun
TABLA 4. Poder reductor y oxidante de algunos materiales CARÁCTER
Reductor
Oxidante
You're Reading a Preview SUSTANCIA PODER Arsenopirita 7 Unlock(FeAsS) full access with a free trial. Carbón (C) 18 a 25 CalcositaDownload (Cu2S) With Free Trial 5 Calcopirita (CuFeS2) 8 Harina 10 a 11 Galena (PbS) 3.4 Hierro Metálico (Fe) 4a6 Pirita (FeS2) 11 Pirrotina (FeS) 9 Esfalerita (ZnS) 8 Estibina (Sb2S3) 7 Sign up to vote on this title Hematita (Fe2O3) 1.3 Useful Not useful Magnetita (Fe3O4) 0.9 Magnetita-Ilmenita 0.4 a 0.6 Nitro (KNO ) (Sal Peter) 4.2
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se combinan con la sílice y los silicatos, así formados se funden por el bórax. Para este ti de materiales se puede aconsejar por cada 10g de sílice, 30 gramos de litargirio y gramos de carbonato. Minerales que contengan constituyentes básicos tales como arcillas, caliz magnesitas y óxidos metálicos: para los minerales de ganga básica se requieren funden ácidos como el bórax y la sílice. Además, para mejorar la calidad del fundido, se de adicionar carbonato y un ligero exceso de litargirio. Minerales compuestos principalmente por sulfuros metálicos tales como pirit arseniuros, antimoniuros y teluros: estos minerales actúan como reductores del litargirio para evitar el daño que el azufre pueda ocasionar en la fusión, se deben tener precaucio básicas tales como la tostación previa a la fundición y/o la adición de nitrato de potasio carga o de hierro metálico. 2. PROCEDIMIENTO PARA EL ENSAYO AL FUEGO
Los minerales cuarzo sulfuros, son los de mayor frecuencia para el examen de preciosos los laboratorios CIMEX. El desarrollo del ensayo al fuego para este tipo de mine comprende tres etapas así:
Preparación de la muestra: La muestra debidamente tomada se seca para anular Reading a Preview efectos de humedad y se mortereaYou're mecánicamente hasta alcanzar una granulometría infer a los 100 µm. Luego se pesan tanto, muestra y contramuestra de 25,0 g y se colocan sob Unlock full access with a free trial. una tostadora. Se llevan a una mufla previamente calentada a una temperatura entre 400 700°C hasta la eliminación de todos los humos, se busca eliminar el azufre, antimon Download With Free arsénico, etc., quienes presentan un efecto nocivo en laTrial fundición.
Fundición: Una vez fría la muestra tostada se mezcla con la carga de fundición coloca toda la mezcla en un crisol de arcilla, se compacta para evitar que la expansión mineral al fundir ocasione un derrame en el horno y se cubre completamente con bórax; lleva a la mufla o al horno hasta fundición total a una temperatura de 900-950°C; una v se ha alcanzado la fusión total, se vacía el contenido del crisol en una payonera metálica donde al enfriarse se pueden apreciar fácilmente las dos fases, la escoria en la parte super infer conformando una fase quebradiza y frágil y el plomo en title la parte Sign upmetálico to vote on this fácilmente moldeable y separable de la escoria. En el Useful CIMEX,seNotseparan useful las dos fa mediante martillo metálico lo que permite obtener un botón de plomo lo mas limpio posib de escoria; la escoria se desecha si no se observa nada anormal en ella y el botón de plom
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temperaturas elevadas. Se presentan algunas cargas características para 25 gramos mineral: • Tostar previamente el mineral y luego mezclar con: 40 gramos de carbonato sodio, 40 gramos de litargirio, 20 gramos de bórax, 15 gramos de sílice, 3 gram de carbón de leña (7 gramos de harina). • Tostar previamente el mineral y luego mezclar con: 30 gramos de carbonato, gramos de bórax, 20 gramos de sílice, 35 gramos de litargirio, 3 gramos de carb de leña (7 gramos de harina). • Carga útil en concentrados de pirita: 25 gramos de mineral sin tostar con 60 gram de litargirio, 10 gramos de bórax, 30 gramos de carbonato, 12 gramos de sílice y gramos de nitro. • Carga útil en piroxenos: 35 gramos de litargirio, 35 gramos de bórax, 30 gramos carbonatos, 4 gramos de sílice, 2 gramos de fluoruro de calcio y 3 gramos de harin
Copelación: El botón de plomo obtenido en la etapa anterior contiene además plomo, el oro y la plata de los 25 gramos de la muestra problema. Es necesario enton realizar la separación. Para esto se aprovechará las diferencias existentes entre los puntos fusión del plomo y los metales preciosos y la afinidad por absorber el oxígeno; de recordarse que los metales preciosos o nobles, no se oxidan a alta temperatura. Una cop se coloca en horno o mufla y se deja que alcance los 750°C, luego de precalentarla p espacio de 30 minutos, se colocaYou're en su Reading superficiea Preview el botón de plomo limpio de escoria y eleva la temperatura del horno hasta el óxido de plomo formado por Unlockalcanzar full accesslos with850°C, a free trial. plomo metálico que se evapora y el aire dentro de la cámara del horno, debe alcanzar temperatura no menor de 890°C, de forma contraria, no se puede garantizar u Download With Free Trial fluidización suficiente del botón y podría el óxido de plomo colocarse en la superficie d plomo sólido impidiendo de esta manera que se funda. El peligro de esta temperatura rad en la posibilidad de tener una pérdida apreciable de plata por la elevada presión de vap que tiene a 900°C. Una buena parte del total de plomo es absorbida por la masa porosa la copela la cual esta construida por una mezcla comprimida en partes iguales de ceme gris con ceniza de hueso. Cuando la copela es muy dura o poco porosa y la temperatura elevada por encima de lo recomendado, las pérdidas de plata por convección se genera la relación de plomo evaporado a plomo absorbido se eleva también. Sign up to vote on this title
Una vez se obtenga el botón de preciosos sobre la Useful copela, es Not necesario practicar useful separación de oro y plata. Esta separación se efectúa por vía húmeda. El botón de oro plata debe limpiarse bien de la contaminación que pueda generar la copela, mediante
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